RU2385211C2 - Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов - Google Patents
Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2385211C2 RU2385211C2 RU2008116427/02A RU2008116427A RU2385211C2 RU 2385211 C2 RU2385211 C2 RU 2385211C2 RU 2008116427/02 A RU2008116427/02 A RU 2008116427/02A RU 2008116427 A RU2008116427 A RU 2008116427A RU 2385211 C2 RU2385211 C2 RU 2385211C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- layer
- coating
- sprayed
- crankshaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии ремонтного производства, в частности, к технологии восстановления шеек стальных коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. В способе осуществляют нанесение покрытия, которое состоит из последовательно наложенных друг на друга слоев композиционных материалов - подслоя толщиной 0,10-0,15 мм диаметра шейки, теплоотводящего демпфирующего слоя толщиной 0,2-0,3 мм и рабочего слоя. Нанесение покрытий осуществляют посредством газопламенного напыления с применением разогрева композиционного шнурового материала проволочного типа, состоящего из наполнителя и органической связующей, сублимирующей в процессе нагрева при температуре 400°С на восстанавливаемую поверхность, в газовой струе пламени до температуры, близкой к температуре плавления напыляемого материала, и его переноса транспортирующим потоком сжатого воздуха или инертного газа на подготовленную поверхность подложечного слоя, при этом для нанесения подслоя используют наполнитель из термореагирующего материала, для теплоотводящего демпфирующего слоя - наполнитель из материала на основе меди, для рабочего слоя - наполнитель из износостойкого материала с применением средств контроля геометрических параметров шейки и температуры поверхности напыленного покрытия, а механическую обработку напыленного покрытия осуществляют посредством шлифования после естественного остывания и выдержки коленчатого вала. Изобретение позволяет повысить качество нанесенного покрытия за счет исключения растрескивания, разнотолщинности и отслоения напиленного покрытия, а также повышения ресурса работы при снижении стоимости восстановленных коленчатых валов. 2 ил.
Description
Изобретение относится к технологии ремонтного производства, в частности, к технологии восстановления шеек стальных коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.
Известен способ ремонта кривошипного механизма двигателя с изношенными шатунными и коренными шейками, включающий нанесение на изношенные шейки металлического покрытия, последующую их механическую обработку и комплектование с вкладышами подшипников, при котором покрытие наносят электродуговой металлизацией шеек. а вкладыши используют из ленты, выполненной из стали 45 (см., например, описание изобретения к патенту РФ №2090332, кл. В23Р 6/00, опубл. 20.09.1997).
Недостатком способа является его дороговизна и высокая трудоемкость контроля, что ограничивает его использование.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа способ восстановления шеек стальных коленчатых валов, при котором осуществляют демонтаж, мойку, дефектоскопию и шлифование изношенной поверхности, сортировку валов для выявления пригодных к восстановлению, контроль поверхности отсортированных валов, зачистку подложечного слоя от коррозии, подготовку подложечного слоя к наплавке путем дробеструйной обработки, подогрев подложечного слоя, нанесение покрытия и механическую обработку покрытия (см., например, описание изобретения к патенту РФ №2103141, кл. В23Р 6/00, опубл. 27.01.1998).
Недостатком способа являются сравнительно невысокие технико-экономические показатели, такие как износостойкость, задиростойкость, противокоррозионная стойкость, ремонт-некомплектность и др.
Технический результат от использования изобретения - повышение технико-экономических свойств и качества нанесенного покрытия за счет исключения растрескивания, разнотолщинности и отслоения напыленного покрытия, а также повышение ресурса работы при снижении стоимости восстановленных коленчатых валов в сравнении с новыми.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе восстановления шеек стальных коленчатых валов, при котором осуществляют демонтаж, мойку, дефектоскопию и шлифование изношенной поверхности, сортировку валов для выявления пригодных к восстановлению, контроль поверхности отсортированных валов, зачистку подложечного слоя от коррозии, подготовку подложечного слоя к наплавке путем дробеструйной обработки, нанесение покрытия и механическую обработку покрытия, согласно изобретению покрытие состоит из последовательно наложенных друг на друга слоев композиционных материалов - подслоя толщиной 0,10-0,15 мм диаметра шейки, теплоотводящего демпфирующего слоя толщиной 0,2-0,3 мм и рабочего слоя, нанесение покрытий осуществляют посредством газопламенного напыления с применением разогрева композиционного шнурового материала проволочного типа, состоящего из наполнителя и органической связующей, сублимирующей в процессе нагрева при температуре 400°С на восстанавливаемую поверхность, в газовой струе пламени до температуры, близкой к температуре плавления напыляемого материала, и его переноса транспортирующим потоком сжатого воздуха или инертного газа на подготовленную поверхность подложечного слоя, при этом для нанесения подслоя используют наполнитель из термореагирующего материала, для теплоотводящего демпфирующего слоя - наполнитель из материала на основе меди, для рабочего слоя - наполнитель из износостойкого материала с применением средств контроля геометрических параметров шейки и температуры поверхности напыленного покрытия, а механическую обработку напыленного покрытия осуществляют посредством шлифования после естественного остывания и выдержки коленчатого вала.
На фиг.1 представлен фрагмент шейки коленчатого вала, на фиг.2 - узел I на фиг.1.
Сущность предложенного способа заключается в том, что напыляемое покрытие состоит из трех последовательных наложенных друг на друга порошковых композиционных материалов, каждый из которых выполняет заданные функции в покрытии:
- подслой, при напылении которого в результате прохождения экзотермической реакции происходит микросварка между металлом стального коленчатого вала (основы) и напыляемыми частицами, наносимый для увеличения адгезионной прочности;
- демпфирующий теплоотводящий слой, представляющий собой мягкий материал на основе меди, предназначенный для гашения пиковых значений давления во время работы коленчатого вала и отвода излишнего тепла из покрытия в основной металл стального коленчатого вала, при этом сохраняется необходимая вязкость масляной пленки в месте контакта вала с подшипниками (вкладышами).
- рабочий слой, представляющий собой твердый износостойкий материал, который наносится для обеспечения необходимых эксплуатационных свойств, которые проявляются при работе коленчатого вала.
Процесс газопламенного шнурового «холодного» напыления основан на разогреве шнурового материала в газовой (ацетилено- или пропано-кислородной) струе пламени до температуры, близкой к температуре плавления напыляемого материала, и переносе его транспортирующим потоком сжатого воздуха или инертного газа со скоростью выше 250 м/с на подготовленную поверхность шейки. После напыления температура шейки не превышает 100°С, что исключает возможность коробления коленчатого вала.
Гибкий шнуровой материал (далее шнур) представляет собой получаемый экструзией композиционный материал проволочного типа, состоящий из наполнителя и органической связующей, полностью исчезающей (сублимирует в процессе нагрева при температуре 400°С) без какого-либо отложения на восстанавливаемую поверхность детали.
Высокая скорость полета расплавленных частиц шнура при напылении позволяет получать покрытия с высокой (не менее 3,0 кгс/мм2) прочностью сцепления, низкой пористостью и высокой (до 8 кг/ч) производительностью напыления. При изготовлении шнур наматывают на специальные пластмассовые катушки, что значительно упрощает автоматизацию процесса напыления.
Шнуровое напыление производят специальной многопламенной горелкой с центральной подачей шнура. Для увеличения адгезии и повышения активации поверхности производится нанесение подслоя - специального термореагирующего материала, разогретые частицы которого при соударении с напыляемой поверхностью вызывают экзотермическую реакцию, в результате которой происходит их микросхватывание с материалом основы.
Предложенный способ восстановления реализуют следующим образом.
Технологический процесс восстановления изношенных шеек коленчатых валов шнуровым напылением состоит из следующих последовательных операций, выполнение требований которых гарантирует качество и надежность ремонта коленчатых валов:
- подготовка коленчатого вала к восстановлению;
- нанесение покрытия;
- механическая обработка покрытия.
Подготовка коленчатого вала к восстановлению включает в себя демонтаж, мойку, дефектоскопию и шлифование изношенной поверхности, сортировку валов для выявления пригодных к восстановлению, контроль поверхности отсортированных валов, зачистку подложечного слоя от коррозии, подготовку подложечного слоя к наплавке путем дробеструйной обработки и подогрев подложечного слоя.
Разобранный коленчатый вал подвергают мойке принятым на ремонтном предприятии способом с применением соответствующих разрешенных моечных растворов. Для определения наличия трещин и других дефектов, исключающих дальнейшую эксплуатацию коленчатого вала, производится магнитопорошковая дефектоскопия. Для определения величины износов коренных и шатунных шеек производят их обмер микрометрами МК225 и МК200. Для определения правильности геометрических размеров и формы коленчатого вала производят проверку биения коренных шеек. Для устранения имеющихся на поверхности шеек рисок, трещин, задиров, поджогов, удаления азотированного слоя, придания шейке правильной цилиндрической формы, а также обеспечения необходимой толщины покрытия производят шлифование изношенных шеек (станки шлифовальные ХШ-109, 3М424Н9 и их аналоги). Шлифование производят до полного удаления перечисленных дефектов. После шлифования шеек производят их визуальный осмотр, используют магнитопорошковую и цветную капиллярную дефектоскопию на наличие оставшихся дефектов. Выявленные дефекты удаляют шлифованием до минимально допустимого диаметра шеек. При наличии оставшихся дефектов коленчатый вал восстановлению не подлежит. Для придания необходимой шероховатости поверхности восстанавливаемых шеек подвергают струйно-абразивной обработке. Поверхность шейки тщательно обезжиривают.
В качестве материала для струйно-абразивной обработки используют стальную колотую дробь ДСК номер 02,03 (размер частиц 1,6-2,0 мм) по ГОСТ 11964-81Е. Дробь не должна иметь следов масел, влаги, грязи, ржавчины и др.
Струйно-абразивную обработку производят при давлении сжатого воздуха 0,5-0,6 МПа. Расстояние от среза сопла пистолета до поверхности шейки должно составлять 140-150 мм. Сжатый воздух должен иметь 5 класс чистоты по ГОСТ 17433-80.
Шероховатость поверхности шейки после струйно-абразивной обработки должна составлять не менее 50 мкм(проверяется по эталонному образцу). Время между операциями струйно-абразивной обработки и нанесением «подслоя» не должно превышать одного часа.
Нанесение покрытия осуществляют посредством газопламенного напыления с применением разогрева композиционного шнурового материала проволочного типа в газовой струе пламени до температуры, близкой к температуре плавления напыляемого материала, и его переноса транспортирующим потоком сжатого воздуха или инертного газа на подготовленную поверхность. Композиционный шнуровый материал состоит из наполнителя и органической связующей, сублимирующей в процессе нагрева при температуре 400°С на восстанавливаемую поверхность, при этом на подготовленную поверхность первоначально напыляют подслой из термореагирующего материала толщиной 0,10-0,15 мм диаметра шейки.
Для нанесения подслоя 1 используют шнур марки «НИАЛИД» с использованием газопламенной горелки при скорости вращения коленчатого вала в пределах 30-40 об./мин и скорости продольного перемещения каретки с горелкой в пределах 200-240 мм/мин.
Далее наносят теплоотводящий демпфирующий слой 2 толщиной 0,2-0,3 мм диаметра шейки с использованием шнура марки СФЕКОРД-ЭКЗО №10/40Т, после чего напыляют рабочий слой 3 с использованием шнура марки СФЕКОРД-ЭКЗО №40 с применением средств контроля геометрических параметров шейки посредством микрометра МК225 или МК200 и температуры поверхности напыленного слоя посредством инфракрасного пирометра (диапазон измерения температур от 0 до, не менее 200°С).
Механическую обработку покрытия осуществляют посредством шлифования после естественного остывания коленчатого вала и выдержки времени в течение 12 часов. Шлифование покрытия производят с применением кругов марки ПП 1060×80×305 24А 40Н С1-С2 К535 м/с, ПП 1400×80×305 24А 40Н С1-С2 К535 м/с.Охлаждение осуществляют водным раствором с 5% эмульсола при расходе 2,5-3,5 л/мин.
В результате напыления и последующей механической обработки шлифованием восстановленные шейки коленчатого вала приобретают номинальные размеры и необходимые в эксплуатации свойства нанесенного слоя - износостойкость, задиростойкость, противокоррозионная стойкость и др., определяемые условиями работы коленчатого вала дизеля с гарантированной прочностью его сцепления с основным металлом при сохранении усталостной прочности на уровне нового вала, при этом исключаются отслоение напыленного покрытия, а также растрескивание и разнотолщинность покрытия.
Claims (1)
- Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов, включающий демонтаж, мойку, дефектоскопию и шлифование изношенной поверхности, сортировку валов для выявления пригодных к восстановлению, контроль поверхности отсортированных валов, зачистку подложечного слоя от коррозии, подготовку его к наплавке путем дробеструйной обработки, нанесение покрытия и его механическую обработку, отличающийся тем, что покрытие состоит из последовательно наложенных друг на друга слоев композиционных материалов - подслоя толщиной 0,10-0,15 мм диаметра шейки, теплоотводящего демпфирующего слоя толщиной 0,2-0,3 мм и рабочего слоя, нанесение покрытий осуществляют посредством газопламенного напыления с применением разогрева композиционного шнурового материала проволочного типа, состоящего из наполнителя и органической связующей, сублимирующей в процессе нагрева при температуре 400°С на восстанавливаемую поверхность, в газовой струе пламени до температуры, близкой к температуре плавления напыляемого материала, и его переноса транспортирующим потоком сжатого воздуха или инертного газа на подготовленную поверхность подложечного слоя, при этом для нанесения подслоя используют наполнитель из термореагирующего материала, для теплоотводящего демпфирующего слоя - наполнитель из материала на основе меди, для рабочего слоя - наполнитель из износостойкого материала с применением средств контроля геометрических параметров шейки и температуры поверхности напыленного покрытия, а механическую обработку напыленного покрытия осуществляют посредством шлифования после естественного остывания и выдержки коленчатого вала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008116427/02A RU2385211C2 (ru) | 2008-04-29 | 2008-04-29 | Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008116427/02A RU2385211C2 (ru) | 2008-04-29 | 2008-04-29 | Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008116427A RU2008116427A (ru) | 2009-11-10 |
| RU2385211C2 true RU2385211C2 (ru) | 2010-03-27 |
Family
ID=41354166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008116427/02A RU2385211C2 (ru) | 2008-04-29 | 2008-04-29 | Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2385211C2 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2532738C1 (ru) * | 2013-09-26 | 2014-11-10 | Андрей Николаевич Пурехов | Способ восстановления изношенных поверхностей стальных деталей |
| RU2652609C1 (ru) * | 2017-05-23 | 2018-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов |
| RU2729795C1 (ru) * | 2019-06-24 | 2020-08-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов |
| RU2743638C1 (ru) * | 2019-12-26 | 2021-02-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ ремонта рубашки вала баллера методом лазерной наплавки на базе мобильного высокопроизводительного роботизированного комплекса (врк) |
| RU2760138C1 (ru) * | 2021-01-15 | 2021-11-22 | Иван Андреевич Безбородов | Способ восстановления шатунной шейки коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания |
| RU2766395C1 (ru) * | 2021-07-20 | 2022-03-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина» (ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА) | Способ восстановления шеек коленчатых валов путем приклеивания полукольцевых накладок |
| RU2791718C1 (ru) * | 2022-05-23 | 2023-03-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина" (ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА) | Способ восстановления цилиндрических поверхностей деталей путем приклеивания полукольцевых накладок |
-
2008
- 2008-04-29 RU RU2008116427/02A patent/RU2385211C2/ru active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2532738C1 (ru) * | 2013-09-26 | 2014-11-10 | Андрей Николаевич Пурехов | Способ восстановления изношенных поверхностей стальных деталей |
| RU2652609C1 (ru) * | 2017-05-23 | 2018-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов |
| RU2729795C1 (ru) * | 2019-06-24 | 2020-08-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов |
| RU2743638C1 (ru) * | 2019-12-26 | 2021-02-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ ремонта рубашки вала баллера методом лазерной наплавки на базе мобильного высокопроизводительного роботизированного комплекса (врк) |
| RU2760138C1 (ru) * | 2021-01-15 | 2021-11-22 | Иван Андреевич Безбородов | Способ восстановления шатунной шейки коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания |
| RU2766395C1 (ru) * | 2021-07-20 | 2022-03-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина» (ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА) | Способ восстановления шеек коленчатых валов путем приклеивания полукольцевых накладок |
| RU2791718C1 (ru) * | 2022-05-23 | 2023-03-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина" (ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА) | Способ восстановления цилиндрических поверхностей деталей путем приклеивания полукольцевых накладок |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008116427A (ru) | 2009-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2385211C2 (ru) | Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов | |
| US2588421A (en) | Application of sprayed metal coatings to solid objects | |
| US8471168B2 (en) | Methods of treating metal articles and articles made therefrom | |
| RU2652609C1 (ru) | Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов | |
| KR20090007306A (ko) | 항공기 용도를 위한 알루미늄 합금을 포함하는 동적으로 응력이 가해진 구성요소의 수리 및 복원을 위한 방법 | |
| CN109112459B (zh) | 一种飞机万向轴再制造修复工艺 | |
| Ahmed et al. | Rolling contact fatigue performance of detonation gun coated elements | |
| Bolelli et al. | Heat treatment effects on the tribological performance of HVOF sprayed Co-Mo-Cr-Si coatings | |
| CN111139465A (zh) | 一种激光制造复合钢管的制造方法 | |
| US20060207080A1 (en) | Process of refurbishing brake components | |
| CN108251784B (zh) | 乳化泵柱塞喷涂复合涂层的方法及包括其的柱塞 | |
| CN101705842B (zh) | 一种燃气轮机旁通可变机构内侧环、外侧环表面耐磨层及其制备方法 | |
| Vencl | Optimisation of the deposition parameters of thick atmospheric plasma spray coatings | |
| CN107299309A (zh) | 一种离心压缩机轴磨损修复方法 | |
| CN108441804B (zh) | 一种用于锂电压辊的高性能金属陶瓷复合涂层及其制备方法 | |
| CN108350558A (zh) | 用于机械密封件的热涂层 | |
| Wuest et al. | The key advantages of the plasma-powder spray process for the thermal spray coating of cylinder bores in automotive industry | |
| WO1990013682A1 (en) | Poppet valve manufacture | |
| CN114000144B (zh) | 零件及其涂层制备方法 | |
| RU2760138C1 (ru) | Способ восстановления шатунной шейки коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания | |
| Barbezat et al. | Internal plasma spray process for cylinder bores in automotive industry | |
| RU2729795C1 (ru) | Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов | |
| JP2023510510A (ja) | 炭化タングステン合金コーティングを伴う圧延機のロールを得る方法、及び得られたロール | |
| Hwang et al. | Tribological behavior of plasma spray coatings for marine diesel engine piston ring and cylinder liner | |
| JP2980607B1 (ja) | 軸受け部品、その製造方法及び補修方法 |