RU2487002C2

RU2487002C2 - Method of repairing ice crankshaft journals hardened by nitriding

Info

Publication number: RU2487002C2
Application number: RU2011140101/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Георгиевич Шибаков; Рафис Кашфелович Галиев; Рифат Габдулхакович Хабибуллин; Александр Тихонович Кулаков; Александр Сергеевич Денисов; Асхат Асадуллович Гафиятуллин
Priority date: 2011-10-03
Filing date: 2011-10-03
Publication date: 2013-07-10
Also published as: RU2011140101A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to repair of parts, in particular, ICE crankshafts. Part is machined to preset repair sizes and layer hardened by nitriding is removed from the journal by spark erosion machining to the depth of 0.4 mm. Then the journal is tempered by HF current, ground to repair size and finished.

EFFECT: higher durability, longer life.

3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии ремонта деталей, в частности коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания (ДВС).The invention relates to the technology of repair of parts, in particular crankshafts of internal combustion engines (ICE).

Изобретение относится к области электроэрозионной обработки металлов и может быть использовано при ремонте упрочненных азотированием шеек коленчатых валов ДВС (фиг.1).The invention relates to the field of electrical discharge machining of metals and can be used in the repair of nitrided hardened necks of the ICE crankshafts (Fig. 1).

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности получения необходимой твердости шеек коленчатого вала после снятия с них упрочненного азотированного слоя для проведения дальнейшей закалки ТВЧ и механической обработки.The technical result of the invention is the provision of the possibility of obtaining the necessary hardness of the necks of the crankshaft after removing the hardened nitrided layer from them for further hardening of the HDTV and machining.

Известен способ ремонта шеек коленчатого вала с применением накладок (патент механической обработки и пайки кольцевых ленточных накладок (патент RU 2074802 C1, 10.03.1997, B23P 6/00), заключающийся в том, что на изношенную поверхность шейки устанавливают основную кольцевую ленточную накладку с нанесены на ее внутреннюю поверхность пастообразным припоем и фиксируют ее на шейке контактно-точечной импульсной пайкой, после чего на наружной стороне поверхности основной накладки последовательно размещают по меньшей мере одну дополнительную кольцевую ленточную накладку с пастообразным припоем на внутренней поверхности, фиксируемую контактно-импульсной пайкой, причем сумму толщин основной и дополнительной накладок выбирают из условия доведения диаметра изношенной шейки до номинального размера, используют основную и дополнительные накладки, толщина каждой из которых по меньшей мере равна глубине зоны термического влияния на шейку вала при пайке, а перед установкой каждой последующей накладки наружную поверхность предыдущей подвергают механической обработке.A known method of repairing the necks of the crankshaft using pads (patent for machining and soldering ring tape pads (patent RU 2074802 C1, 03/10/1997, B23P 6/00), which consists in the fact that on the worn surface of the neck set the main ring tape pad with applied on its inner surface with a paste-like solder and fix it on the neck by contact-point pulsed soldering, after which at least one additional annular flax is sequentially placed on the outer side of the surface of the main lining full-time pad with a paste-like solder on the inner surface, fixed by pulse-contact soldering, and the sum of the thicknesses of the main and additional plates is selected from the condition of bringing the diameter of the worn neck to a nominal size, use the main and additional plates, the thickness of each of which is at least equal to the depth of the thermal zone influence on the neck of the shaft during soldering, and before installing each subsequent lining, the outer surface of the previous one is subjected to machining.

Недостатками такого способа ремонта являются высокая трудоемкость, вызванная необходимостью изготовления нескольких ленточных накладок, их неоднократной пайкой и механической обработкой, а также высокая концентрация напряжений в местах изменения сечений, приводящая к снижению прочности коленчатого вала. Кроме того, пайка не обеспечивает необходимой надежности и долговечности.The disadvantages of this method of repair are the high complexity caused by the need to manufacture several tape linings, their repeated soldering and machining, as well as a high concentration of stresses in the places of changing sections, leading to a decrease in the strength of the crankshaft. In addition, soldering does not provide the necessary reliability and durability.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ ремонта упрочненных индукционной закалкой (ТВЧ) коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, включающий шлифовку шеек на установленные ремонтные размеры с последующей финишной обработкой, например суперфинишированием или полировкой и др. (см. Чернышов Г.Д., Созинов Г.И., Кротов В.М., Бесчастнов В.А. «Ремонт двигателей ЯМЗ», Москва, Транспорт, 1974, с.21-30).The closest to the claimed invention in terms of features is a method for repairing induction hardened (HD) 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 Chernyshov G.D. , Sozinov G.I., Krotov V.M., Beschastnov V.A. “Repair of YaMZ engines”, Moscow, Transport, 1974, p.21-30).

Недостатком такого способа ремонта применительно к шейкам, упрочненным азотированием, является снижение допустимого уменьшения размера упрочненных ионным азотированием шеек от номинального до ремонтного размера, не превышающего 0,4 мм (на сторону), из-за резкого уменьшения твердости (кривая 3, фиг.2), износостойкости и прочности шеек коленчатых валов вследствие утоньшения, вплоть до полной выборки, упрочненного слоя после перешлифовки, что не позволяет, как в прототипе, значительную часть коленчатых валов восстановить перешлифовкой в ремонтные размеры. Ремонт шлифовкой в первый ремонтный размер 0,25 мм на сторону возможен только на шейках, не имеющих задиров, забоин, прижогов и при отсутствии изгиба, и скручивания коленчатого вала. Для основной массы шеек при ремонте ДВС применяются последующие ремонтные размеры с шлифовкой 0,5 мм, 0,75 мм, 1,0 мм на сторону, для которых имеются соответствующие ремонтные вкладыши. При этом требуется производить повторно термообработку или наплавку шеек, дающие необходимую твердость. Но это неприменимо для шеек, упрочненных азотированием из-за того, что повторная индукционная закалка или наплавка технологически невозможна на азотированном слое. Требуется удаление азотированного слоя, а процесс снятия азотированного слоя посредством шлифовки является трудоемким и требует расхода большого количества шлифовальных кругов.The disadvantage of this repair method in relation to necks reinforced with necks is the reduction in the allowable reduction in the size of necks reinforced by ion nitriding from the nominal to the repair size, not exceeding 0.4 mm (per side), due to a sharp decrease in hardness (curve 3, Fig. 2 ), the wear resistance and strength of the necks of the crankshafts due to thinning, up to the full selection, of the hardened layer after resurfacing, which does not allow, as in the prototype, a significant part of the crankshafts to be restored by resurfacing in rem ntnye sizes. Repair by grinding to the first repair size of 0.25 mm per side is possible only on necks that do not have burrs, nicks, burns and, in the absence of bending, and twisting of the crankshaft. For the bulk of the necks during the ICE repair, the following repair dimensions are used with polishing 0.5 mm, 0.75 mm, 1.0 mm per side, for which there are corresponding repair liners. In this case, it is required to re-heat treatment or surfacing the necks, giving the necessary hardness. But this is not applicable for necks reinforced by nitriding due to the fact that re-induction hardening or surfacing is technologically impossible on the nitrided layer. Removing the nitrided layer is required, and the process of removing the nitrided layer by grinding is time-consuming and requires the consumption of a large number of grinding wheels.

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 life of crankshafts while ensuring high reliability.

Технический результат изобретения достигается тем, что поверхности шеек коленчатого вала подвергают электроэрозионной обработке (фиг.3) для снятия оставшегося упрочненного азотированием слоя на глубину азотированного слоя, затем поверхности шеек вала упрочняют индукционной закалкой током высокой частоты (ТВЧ), перешлифовывают и полируют в ремонтный размер. Это обеспечивает отсутствие появления дефектов шеек коленчатых валов при закалке ТВЧ: трещин, отслоений, пузырений. Последующая шлифовка поверхностей шеек на установленный ремонтный размер позволяет восстанавливать до 80% коленчатых валов с задирами шеек.The technical result of the invention is achieved by the fact that the surfaces of the necks of the crankshaft are subjected to electrical discharge machining (Fig. 3) to remove the remaining nitriding-hardened layer to the depth of the nitrided layer, then the surfaces of the necks are hardened by induction hardening with a high-frequency current (HDTV), polished and polished to a repair size . This ensures the absence of defects in the necks of the crankshafts during hardening of the high frequency current: cracks, delamination, and bubbling. Subsequent grinding of the surfaces of the necks to the established repair size allows you to restore up to 80% of crankshafts with scoring of the necks.

Использование предложенного способа ремонта азотированных коленчатых валов двигателей КамАЗ предлагается следующим образом. Коленчатый вал изготовлен из стали 42 ХМФА. Химический состав в %: углерод 0,40-0,45; ванадий 0,08-0,12; марганец 0,5-8; кремний 0,17-0,37; хром 1,0-1,3; молибден 0,35-0,45, остальное - железо. Процесс азотирования осуществляется по всей поверхности коленчатого вала объемным методом. Глубина упрочненного азотированного слоя у шатунных и коренных шеек составляет не более 0,4 мм.Using the proposed method for repairing nitrided crankshafts of KamAZ engines is proposed as follows. The crankshaft is made of 42 KhMFA steel. Chemical composition in%: carbon 0.40-0.45; vanadium 0.08-0.12; manganese 0.5-8; silicon 0.17-0.37; chrome 1.0-1.3; molybdenum 0.35-0.45, the rest is iron. The nitriding process is carried out over the entire surface of the crankshaft by the volumetric method. The depth of the hardened nitrided layer at the connecting rod and root necks is not more than 0.4 mm.

Предлагается производить ремонт упрочненных азотированием шеек коленчатых валов удалением азотированного слоя электроэрозионной обработкой с последующей закалкой током высокой частоты (ТВЧ), шлифованием и полированием.It is proposed to repair nitrided hardened crankshaft necks by removing the nitrided layer by electric discharge machining, followed by hardening by high-frequency current (HDTV), grinding and polishing.

Описанный способ ремонта шеек коленчатых валов повышает долговечность путем создания необходимой твердости шеек за счет обеспечения возможности применения известного и доступного способа закалки ТВЧ по ранее упрочненным азотированном шейкам.The described method of repairing the necks of crankshafts increases the durability by creating the necessary hardness of the necks due to the possibility of using the known and affordable method for hardening HDTV over previously hardened nitrided necks.

Claims

A method of repairing a nitriding-hardened neck of a crankshaft of an internal combustion engine, including processing to a set repair size, characterized in that the material that is hardened by nitriding is previously removed from the neck of the material by electric discharge machining to a depth of 0.4 mm, after which the neck is quenched by high current frequencies, grinding to repair size and polishing the neck.