RU2673900C1 - Method of repairing strengthened by induction hardening crankshafts of internal combustion engines - Google Patents
Method of repairing strengthened by induction hardening crankshafts of internal combustion engines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2673900C1 RU2673900C1 RU2017146119A RU2017146119A RU2673900C1 RU 2673900 C1 RU2673900 C1 RU 2673900C1 RU 2017146119 A RU2017146119 A RU 2017146119A RU 2017146119 A RU2017146119 A RU 2017146119A RU 2673900 C1 RU2673900 C1 RU 2673900C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- induction hardening
- crankshaft
- internal combustion
- inductor
- neck
- Prior art date
Links
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 claims abstract description 27
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000011419 induction treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60S5/00—Servicing, maintaining, repairing, or refitting of vehicles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания (ДВС).The invention relates to mechanical engineering and can be used in the repair of crankshafts of internal combustion engines (ICE).
Известен способ ремонта шеек коленчатого вала с применением накладок (RU, №2074802, кл. В23Р 6/00, 10.03.1997), заключающийся в том, что на изношенную поверхность шейки устанавливают основную кольцевую ленточную накладку с нанесенной 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 индукционной обработке.A known method of repairing the necks of the crankshaft using pads (RU, No. 2074802, class B23P 6/00, 03/10/1997), which consists in the fact that on the worn surface of the neck set the main annular ribbon plate applied to its inner surface with a paste-like solder and fix it on the neck by contact-point pulse soldering, after which at least one additional annular ribbon strip with a paste-like solder on the inner surface is sequentially placed on the outer side of the surface of the main plate, f encoded by pulse-contact soldering, and the sum of the thicknesses of the main and additional overlays is chosen from the condition of bringing the diameter of the worn neck to a nominal size, using the main and additional overlays, the thickness of each of which is at least equal to the depth of the heat-affected zone on the shaft journal during soldering, and before By installing each subsequent lining, the outer surface of the previous one is subjected to induction treatment.
Недостатками такого способа ремонта является низкая прочность и износостойкость коленчатого вала, т.к. пайка не является надежным способом фиксации и не обеспечивает необходимой надежности и долговечности.The disadvantages of this method of repair is the low strength and wear resistance of the crankshaft, because soldering is not a reliable way of fixing and does not provide the necessary reliability and durability.
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 (RU, №2090332, кл. В23Р 6/00, опубл. 20.09.1997).There is a method of repairing a crank mechanism of an engine with worn connecting rod and root journals, including applying a metal coating to worn necks, their subsequent machining and picking with bearing shells, in which the coating is applied by electric arc metallization of the necks, and the liners are used from a tape made of steel 45 ( RU, No. 2090332, class B23P 6/00, publ. 09/20/1997).
Недостатком способа является низкая прочность и износостойкость изделий после ремонта, а также дороговизна и высокая трудоемкость контроля, что ограничивает использование данного изобретения.The disadvantage of this method is the low strength and wear resistance of the products after repair, as well as the high cost and high complexity of the control, which limits the use of this invention.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ ремонта индукционной закалкой коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, включающий шлифовку шеек на установленные ремонтные размеры с последующей финишной обработкой (RU, №2158191, кл. В23Р 6/00, B60S 5/00, опубл. 27.10.2000).The closest to the claimed invention in terms of features is a method of repair by induction hardening of the crankshafts of internal combustion engines, including grinding the necks to the established repair dimensions with subsequent finishing processing (RU, No. 2158191, class B23P 6/00, B60S 5/00, publ. 10.27.2000).
Недостатком данного способа являются низкие прочностные характеристики коленчатого вала из-за возникновения среза вдоль образованных волокон при действии нагрузок направленных перпендикулярно его оси, поскольку созданная индуктором текстура металла состоит из зерен, выросших в направлении действия теплового потока (перпендикулярно оси вала).The disadvantage of this method is the low strength characteristics of the crankshaft due to the cut along the formed fibers under the action of loads directed perpendicular to its axis, since the metal texture created by the inductor consists of grains grown in the direction of the heat flux (perpendicular to the axis of the shaft).
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка способа ремонта индукционным упрочнением коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, позволяющего увеличить предел выносливости и долговечности за счет формирования направленной текстуры материала вдоль оси вала.The technical problem to which the present invention is directed is the development of a method of repair by induction hardening of the crankshafts of internal combustion engines, which allows to increase the endurance and durability by forming a directional texture of the material along the axis of the shaft.
Техническим результатом способа является повышение износостойкости, прочности, надежности коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания и продление срока их службы.The technical result of the method is to increase the wear resistance, strength, reliability of the crankshafts of internal combustion engines and extend their service life.
Решение указанной проблемы и технический результат достигаются тем, что способ ремонта упрочненных индукционной закалкой коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания включает индукционную закалку шеек коленчатого вала, их отпуск с дальнейшей шлифовкой на ремонтные размеры и финишную обработку. Согласно изобретению перед индукционной закалкой поверхность шейки коленчатого вала предварительно нагревают на глубину от 0.5 до 1 мм, а индукционную закалку осуществляют путем перемещения индуктора параллельно оси вала со скоростью от 15 до 25 мм/с при зазоре между индуктором и поверхностью шейки коленчатого вала 5-10% от диаметра закаливаемой детали.The solution to this problem and the technical result are achieved by the fact that the method of repairing induction hardened crankshafts of internal combustion engines includes induction hardening of the crankshaft necks, their tempering with further grinding for repair dimensions and finishing. According to the invention, before induction hardening, the surface of the crankshaft neck is preheated to a depth of 0.5 to 1 mm, and induction hardening is carried out by moving the inductor parallel to the shaft axis at a speed of 15 to 25 mm / s with a gap between the inductor and the surface of the crankshaft neck 5-10 % of the diameter of the hardened part.
Предварительный нагрев поверхности шейки коленчатого вала на глубину от 0.5 до 1 мм необходим для устранения напряжений и облегчения обработки поверхности за счет предупреждения образования внешних и внутренних дефектов, что приводит к повышению сопротивления статическим и усталостным нагрузкам при изгибе коленчатого вала.Preheating the surface of the neck of the crankshaft to a depth of 0.5 to 1 mm is necessary to eliminate stress and facilitate surface treatment by preventing the formation of external and internal defects, which leads to an increase in resistance to static and fatigue loads during bending of the crankshaft.
Осуществление индукционной закалки путем перемещения индуктора в направлении оси вала со скоростью от 15 до 25 мм/с в течении 2-3 сек позволяет получить подвижным тепловым потоком горизонтально направленную текстуру поверхности шейки коленчатого вала с сохранением вязкой сердцевины из-за предотвращения образования остаточных растягивающих напряжений, что обеспечивает повышение на 1-2 порядка предельных нагрузок, воспринимаемых коленчатым валом при работе двигателя внутреннего сгорания, а также износостойкость и одновременно высокую динамическую прочность детали. Кроме того, за счет формирования горизонтально направленной структуры поверхности шейки коленчатого вала происходит повышение надежности коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания и продление срока их службы.The implementation of induction hardening by moving the inductor in the direction of the shaft axis at a speed of 15 to 25 mm / s for 2-3 seconds allows you to get a horizontally directed texture of the surface of the neck of the crankshaft with a movable heat flow while maintaining a viscous core due to the prevention of the formation of residual tensile stresses, which provides an increase by 1-2 orders of maximum loads perceived by the crankshaft during operation of the internal combustion engine, as well as wear resistance and at the same time high di the strength of the part. In addition, due to the formation of a horizontally directed surface structure of the neck of the crankshaft, the reliability of the crankshafts of internal combustion engines is increased and their service life is extended.
При перемещении индуктора параллельно оси вала со скоростью менее 15 мм/с на глубине проникновения токов высокой частоты не происходит направленный рост зерна металла, что не обеспечивает получение направленной текстуры поверхности шейки коленчатого вала, а при скорости перемещения индуктора более 25 мм/с ось зерна не успевает сформироваться в направлении оси вала.When moving the inductor parallel to the axis of the shaft with a speed of less than 15 mm / s at a depth of penetration of high-frequency currents, directed growth of metal grain does not occur, which does not provide a directional texture of the surface of the neck of the crankshaft, and when the speed of movement of the inductor is more than 25 mm / s, the grain axis does not manages to form in the direction of the axis of the shaft.
Осуществление индукционной закалки при зазоре между индуктором и поверхностью шейки коленчатого вала менее 5% не формируется направленная текстура материала вдоль оси вала, а следовательно, не происходит упрочнение коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. При зазоре между индуктором и поверхностью шейки коленчатого вала более 10% от диаметра закаливаемой детали также не позволяет получить подвижным тепловым потоком горизонтально направленную текстуру поверхности шейки коленчатого вала.The implementation of induction hardening with a gap between the inductor and the surface of the neck of the crankshaft of less than 5% does not form a directed texture of the material along the axis of the shaft, and therefore, there is no hardening of the crankshafts of internal combustion engines. With a gap between the inductor and the surface of the neck of the crankshaft more than 10% of the diameter of the hardened part, it is also not possible to obtain a horizontally directed texture of the surface of the neck of the crankshaft using a movable heat flow.
Сущность изобретения иллюстрируется примером конкретного выполнения способа.The invention is illustrated by an example of a specific implementation of the method.
Коленчатый вал изготовлен из стали 40ХНМА имеющей химический состав, %: углерод 0,37-0,44; хром 0,6-0,9; медь 0,3; марганец 0,5-0,8; молибден 0,15-0,25; глубина упрочненного индукционной закалкой слоя составляет 2 мм.The crankshaft is made of steel 40XHMA having a chemical composition,%: carbon 0.37-0.44; chrome 0.6-0.9; copper 0.3; manganese 0.5-0.8; molybdenum 0.15-0.25; the depth of the hardened induction hardening layer is 2 mm.
Коленчатый вал помещали в переменное магнитное поле, создаваемое индуктором, где индуцировались вихревые токи, вызывающие нагрев поверхности шейки коленчатого вала. Для нагрева на глубину более 0.5 мм, используется ламповый генератор с частотой 50-10 Гц, мощностью 2 кВт/см. Форма индуктора соответствовала внешней форме шейки вала при постоянном зазоре между индуктором и поверхностью шейки.The crankshaft was placed in an alternating magnetic field created by an inductor, where eddy currents were induced, causing the surface of the neck of the crankshaft to be heated. For heating to a depth of more than 0.5 mm, a tube generator with a frequency of 50-10 Hz and a power of 2 kW / cm is used. The shape of the inductor corresponded to the external shape of the neck of the shaft with a constant gap between the inductor and the surface of the neck.
После нагрева детали в течение 2 с индуктор перемещают вдоль оси шейки вала со скоростью 20 мм/с.After heating the part for 2 s, the inductor is moved along the axis of the shaft neck at a speed of 20 mm / s.
Повышение прочности коленчатого вала происходит в процессе создания текстуры металла, направленной вдоль оси вала за счет роста кристаллов в направлении действия теплового поля, перемещающегося вдоль оси вала индуктора установки ТВЧ (токами высокой частоты), который позволит сформировать оси кристаллов перпендикулярно действию нагрузки на валAn increase in the strength of the crankshaft occurs in the process of creating a metal texture directed along the axis of the shaft due to the growth of crystals in the direction of the heat field moving along the shaft axis of the high frequency inductor (high frequency currents), which will allow the crystal axis to be formed perpendicular to the load on the shaft
Завершающей операцией обработки коленчатого вала является финишная обработка и полирование.The final operation of the crankshaft processing is finishing and polishing.
Поверхностная индукционная закалка перемещающимся индуктором упрочняет коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания при одновременном повышении сопротивления статическим и усталостным нагрузкам при изгибе коленчатого вала и высоких контактных напряжениях в опорах скольжения, создавая твердость 52-62 HRC. Кроме того, данное изобретение обеспечивает формирование направленной текстуры материала вдоль оси вала, повышая предел выносливости и долговечность в 3,8 раза за счет предотвращения образования остаточных растягивающих напряжений.Surface induction hardening by a moving inductor strengthens the crankshafts of internal combustion engines while increasing the resistance to static and fatigue loads during bending of the crankshaft and high contact stresses in the sliding bearings, creating a hardness of 52-62 HRC. In addition, this invention provides the formation of a directional texture of the material along the axis of the shaft, increasing the endurance and durability by 3.8 times by preventing the formation of residual tensile stresses.
В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения.Currently, the invention is at the stage of a technical proposal.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146119A RU2673900C1 (en) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | Method of repairing strengthened by induction hardening crankshafts of internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146119A RU2673900C1 (en) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | Method of repairing strengthened by induction hardening crankshafts of internal combustion engines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2673900C1 true RU2673900C1 (en) | 2018-12-03 |
Family
ID=64603733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017146119A RU2673900C1 (en) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | Method of repairing strengthened by induction hardening crankshafts of internal combustion engines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2673900C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3419949A (en) * | 1966-12-14 | 1969-01-07 | Robert L. Huebner | Method of reconditioning crankshafts, camshafts, and the like |
| DE2605841A1 (en) * | 1975-02-13 | 1976-08-19 | Donald Kenneth Healey | PROCEDURE FOR REPAIRING WEAR OR DAMAGED SHAFTS |
| SU1722765A1 (en) * | 1990-01-23 | 1992-03-30 | Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт | Method of crankshaft restoration |
| RU2074802C1 (en) * | 1994-06-28 | 1997-03-10 | Леонард Брониславович Рогинский | Method of repair of crankshaft journals |
| RU2158191C1 (en) * | 1999-07-22 | 2000-10-27 | Открытое акционерное общество "КАМАЗ" | Method for repairing induction hardened crank shafts of internal combustion engine |
-
2017
- 2017-12-26 RU RU2017146119A patent/RU2673900C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3419949A (en) * | 1966-12-14 | 1969-01-07 | Robert L. Huebner | Method of reconditioning crankshafts, camshafts, and the like |
| DE2605841A1 (en) * | 1975-02-13 | 1976-08-19 | Donald Kenneth Healey | PROCEDURE FOR REPAIRING WEAR OR DAMAGED SHAFTS |
| SU1722765A1 (en) * | 1990-01-23 | 1992-03-30 | Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт | Method of crankshaft restoration |
| RU2074802C1 (en) * | 1994-06-28 | 1997-03-10 | Леонард Брониславович Рогинский | Method of repair of crankshaft journals |
| RU2158191C1 (en) * | 1999-07-22 | 2000-10-27 | Открытое акционерное общество "КАМАЗ" | Method for repairing induction hardened crank shafts of internal combustion engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2014069068A1 (en) | Rolling bearing | |
| CN105755215A (en) | Method of manufacturing engine crankshaft and laser shock reinforcing device of engine crankshaft | |
| CN107475501A (en) | A kind of Micro Alloying brake camshaft and its manufacture method | |
| JP2014181356A (en) | Austempering continuous treatment process for cast-iron camshaft | |
| RU2673900C1 (en) | Method of repairing strengthened by induction hardening crankshafts of internal combustion engines | |
| JP5762843B2 (en) | Pressure ring and manufacturing method thereof | |
| AU7612096A (en) | Stainless steel surface claddings of continuous caster rolls | |
| CN106755911B (en) | A kind of driving gear axle thread and R angles heat treatment process and equipment | |
| CA2683328C (en) | Method for producing a crankshaft, in particular for diesel engines | |
| JPH11236619A (en) | Crawler bush and production thereof | |
| JP2011190489A (en) | Method for manufacturing crankshaft in internal combustion engine, and crankshaft | |
| RU2597455C2 (en) | Method for treating component such as gearwheel | |
| EP2463391A1 (en) | Induction hardened component containing a hole which is unhardened. | |
| US20230304528A1 (en) | Crankshaft | |
| CN111334656B (en) | Method for heat treatment using a gradual temperature profile | |
| KR102192892B1 (en) | heat treatment and Surface propagation method of Metalwork | |
| US3623128A (en) | Apparatus for improving the torsional fatigue strength of crankshafts | |
| WO2013087650A1 (en) | Method for induction hardening of crankshafts made from spheroidal graphite cast iron and induction hardened crankshaft | |
| JPH06329056A (en) | Bushing for crawler and manufacture thereof | |
| JPH04191327A (en) | Manufacture of cast crank shaft | |
| JP2017053441A (en) | Method for manufacturing crank shaft | |
| JP2015227707A (en) | Crank shaft and manufacturing method thereof | |
| US20190330709A1 (en) | Method for heat treating a crankshaft for a vehicle propulsion system | |
| RU2675868C1 (en) | Method of repairing the strengthened by induction hardening crankshafts of internal combustion engines | |
| JPS62127425A (en) | Manufacture of induction-hardened gear |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191227 |