RU2203170C2

RU2203170C2 - Method for restoring and strengthening worn parts of aluminium and its alloys

Info

Publication number: RU2203170C2
Application number: RU2000130089A
Authority: RU
Inventors: А.В. Коломейченко; В.Н. Хромов; А.Н. Новиков; Н.В. Зуева; В.В. Анненков
Original assignee: Орловский государственный аграрный университет
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2003-04-27

Abstract

FIELD: restoration of worn parts, possibly electrochemical formation of wear resistant oxide coatings on parts of aluminium and its alloy such as pistons at restoring and strengthening worn parts of repaired machines. SUBSTANCE: method comprises steps of growing outer surface of part; mechanically working it, strengthening it by microarc oxidizing. According to invention growing of outer surface of part is realized by thermal and elastoplastic deforming of part. Part is mechanically worked to nominal size after microarc oxidizing. Method allows to receive minimum but sufficient for wear compensation and for further working growing of outer cylindrical surface of part. EFFECT: enhanced wear resistant of applied coating at restoration of machine parts. 1 tbl

Description

Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей и может быть использовано для электрохимического формирования оксидных износостойких покрытий на деталях из алюминия и его сплавов типа поршней при восстановлении и упрочнении изношенных деталей при ремонте машин. The invention relates to the restoration of worn parts and can be used for the electrochemical formation of oxide wear-resistant coatings on parts made of aluminum and its alloys such as pistons during the restoration and hardening of worn parts during machine repair.

Известен способ обработки новых или восстанавливаемых цилиндрических поверхностей деталей типа поршней двигателей внутреннего сгорания, включающий пластическую деформацию детали с упрочнением поверхности наклепанным слоем и формированием на ней шероховатости дробеструйной обработкой в виде микролунок. Причем используют порошковые присадки в процессе дробеструйной обработки для получения наклепанного слоя, а в качестве порошковых присадок используют дисульфид молибдена марки ДМ-1 или антифрикционную бронзу Бр А11 Ж 6Н6 [1]. A known method of processing new or restored cylindrical surfaces of parts such as pistons of internal combustion engines, including plastic deformation of the part with surface hardening with a riveted layer and the formation of roughness on it by shot peening in the form of microwells. Moreover, powder additives are used in the process of shot blasting to obtain a riveted layer, and molybdenum disulfide DM-1 or antifriction bronze Br A11 Ж 6Н6 are used as powder additives [1].

Способ позволяет восстановить номинальные размеры изношенного поршня, однако сформированный на поверхности антифрикционный слой на основе дисульфида молибдена или бронзы практически удаляется с поверхности в процессе приработки двигателя. The method allows to restore the nominal dimensions of a worn piston, however, an antifriction layer formed on the surface based on molybdenum disulphide or bronze is practically removed from the surface during engine running-in.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления изношенных деталей из алюминия и его сплавов, включающий приращение (наплавку в среде защитных газов) наружной цилиндрической поверхности, механическую обработку и упрочнение микродуговым оксидированием [2]. Closest to the proposed method in terms of technical nature and the achieved result is a method of restoring worn parts from aluminum and its alloys, including the increment (surfacing in a protective gas environment) of the outer cylindrical surface, machining and hardening by microarc oxidation [2].

Однако величина получаемых приращений наружной цилиндрической поверхности (наплавленных покрытий) в 2-3 раза превышает необходимые для компенсации износа. However, the magnitude of the obtained increments of the outer cylindrical surface (deposited coatings) is 2-3 times higher than necessary to compensate for wear.

Задачей изобретения является получение минимальных, но достаточных для компенсации износа и последующей механической обработки приращений наружной цилиндрической поверхности, а также повышение износостойкости наносимого покрытия при восстановлении деталей машин. The objective of the invention is to obtain minimum, but sufficient to compensate for wear and subsequent machining of the increments of the outer cylindrical surface, as well as increasing the wear resistance of the applied coating when restoring machine parts.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе восстановления и упрочнения изношенных деталей из алюминия и его сплавов, включающем приращение наружной цилиндрической поверхности, механическую обработку, упрочнение детали микродуговым оксидированием, согласно изобретению приращение наружной цилиндрической поверхности осуществляют термоупругопластическим деформированием (ТПД) детали, а механическую обработку детали до номинального размера ведут после микродугового оксидирования. The problem is achieved in that in the known method of restoration and hardening of worn parts of aluminum and its alloys, including the increment of the outer cylindrical surface, machining, hardening of the part by microarc oxidation, according to the invention, the increment of the outer cylindrical surface is carried out by thermoelastoplastic deformation (TPD) of the part, and mechanical parts are machined to the nominal size after microarc oxidation.

Способ ТПД для восстановления поршней из литейных сплавов системы алюминий-кремний-медь-магний, например АЛ-10, включает нагрев до 550...600^oС, выдержку в течение 25...30 мин и закалку в кипящем водном 2%-ном растворе медного купороса с последующей механической обработкой поверхности до заданных размеров [3].The TPD method for the restoration of pistons from cast alloys of the aluminum-silicon-copper-magnesium system, for example AL-10, involves heating to 550 ... 600 ^o C, holding for 25 ... 30 min and quenching in boiling water 2% - solution of copper sulfate with subsequent mechanical surface treatment to a predetermined size [3].

Способ осуществляется следующим образом. В качестве восстанавливаемого поршня берут изношенный поршень дизеля Д-240 трактора МТЗ-80, изготовленный из алюминиевого сплава АЛ-10, без механических повреждений типа вмятины, трещины, сколов и т.д. Диаметр поршня по рабочей части (юбка) составляет от 110_0,11 до 110_-0,18 мм, твердость по НВ от 91 до 96. Поршень помещают в специальную кассету. Кассету с поршнем нагревают до 550-600^oС. После выдержки 25-30 мин охлаждают в ванне с кипящим водным 2%-ным раствором медного купороса, а затем деталь упрочняют микродуговым оксидированием в щелочном электролите, содержащем гидроксид калия и натриевое жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, г/л:
Гидроксид калия - 1,6-1,8
Натриевое жидкое стекло - 10-12
Режимы обработки детали: плотность тока 25 А/дм², напряжение 400 В, время микродугового оксидирования 120 мин и температура электролита 20-60^oС. При этом толщина упрочненного слоя составит 150 мкм.The method is as follows. The worn piston of the D-240 diesel engine of the MTZ-80 tractor, made of aluminum alloy AL-10, without mechanical damage such as a dent, crack, chips, etc., is taken as a restored piston. The piston diameter along the working part (skirt) is from 110 _0.11 to 110 _-0.18 mm, HB hardness is from 91 to 96. The piston is placed in a special cartridge. The cartridge with the piston is heated to 550-600 ^o C. After holding for 25-30 minutes, it is cooled in a bath with a boiling aqueous 2% solution of copper sulfate, and then the part is strengthened by microarc oxidation in an alkaline electrolyte containing potassium hydroxide and sodium liquid glass in the following ratio of components, g / l:
Potassium hydroxide - 1.6-1.8
Sodium Liquid Glass - 10-12
Part processing modes: current density 25 A / dm ² , voltage 400 V, microarc oxidation time 120 min and electrolyte temperature 20-60 ^o C. In this case, the thickness of the hardened layer will be 150 microns.

После микродугового оксидирования проводят механическую обработку термоупругопластически деформированного поршня по наружному диаметру до номинального размера. After microarc oxidation, the thermoplastic elastically deformed piston is machined along the outer diameter to a nominal size.

Сравнительные физико-механические показатели поршня, обработанного предлагаемым способом по сравнению с известным, приведены в таблице. Comparative physical and mechanical properties of the piston processed by the proposed method in comparison with the known, are given in the table.

Как следует из таблицы, предлагаемый способ позволяет получить высокий уровень эксплуатационных характеристик поршня при минимальном приращении наружной цилиндрической поверхности, которое вместе с МДО составляет 0,5+0,150= 0,65 мм, что является достаточным для компенсации износа и последующей механической обработки. As follows from the table, the proposed method allows to obtain a high level of performance of the piston with a minimum increment of the outer cylindrical surface, which together with the MAO is 0.5 + 0.150 = 0.65 mm, which is sufficient to compensate for wear and subsequent machining.

Из таблицы видно, что механические свойства восстановленных алюминиевых деталей по предлагаемому способу выше, чем у прототипа. The table shows that the mechanical properties of the restored aluminum parts according to the proposed method is higher than that of the prototype.

Источники информации
1. Патент РФ 2147272, В 23 Р 6/02, опубл. БИ 10, 2000.Sources of information
1. RF patent 2147272, 23 P 6/02, publ. BI 10, 2000.

2. Патент РФ 2119420, В 23 Р 6/00, опубл. БИ 27, 1998 - прототип. 2. RF patent 2119420, 23 P 6/00, publ. BI 27, 1998 - prototype.

3. Хромов В.Н., Сенченков И.К. Упрочнение и восстановление деталей машин термоупругопластическим деформированием. - Орел.: Издательство ОГСХА, 1999, 221 с., с.25. 3. Khromov V.N., Senchenkov I.K. Hardening and restoration of machine parts by thermoelastoplastic deformation. - Eagle: Publishing house of the State Agricultural Academy, 1999, 221 p., P.25.

Claims

A method of restoring and hardening worn parts made of aluminum and its alloys, including incrementing the outer surface of the part, machining, hardening by microarc oxidation, characterized in that the increment of the outer surface is carried out by thermoelastic plastic deformation of the part, and machining of the part is carried out to the nominal size after microarc oxidation.