Обеспечение ремонтной технологичности азотированных коленчатых валов автомобильных двигателей

• Автор: Галиев, Рафис Кашфелович
• Шифр специальности: 05.22.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО РЕМОНТНОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
1.1 Анализ конструктивно-технологических особенностей коленчатых валов двигателей КАМАЗ

1.2 Анализ дефектов коленчатых валов

1.3 Анализ изнашивания коленчатых валов в процессе эксплуатации

1.4 Анализ усталостных разрушений коленчатых валов в процессе эксплуатации

1.5 Выводы и задачи исследования

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕМОНТНОЙ ТЕХНОЛОГИЯ! ЮСТИ АЗОТИРОВАННЫХ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

2.1 Обоснование математической модели состояния азотированного

слоя шеек коленчатого вала при ремонте
2.2 Механизм влияния азотирования на кинетику усталостных разрушений поверхности шеек коленчатого вала
2.3 Обоснование вида обработки азотированного слоя
2.4 Характеристика основных видов электрических и химических методов обработки
2.5 Выводы по разделу
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Программа и общая методика исследования
3.2 Методика измерения износа шеек коленчатого вала
3.3 Методика оценки сопротивления элементов коленчатого вала усталостным разрушениям

3.4 Методика выбора способов восстановления коленчатого вала и обоснование параметров установки для снятия азотированного слоя..
3.5 Методика формирования эксплуатационно-ремонтного цикла коленчатого вала
3.6 Выводы по разделу
4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Анализ твёрдости и интенсивности изнашивания азотированного слоя коленчатого вала в процессе эксплуатации
4.2 Оценка усталостной прочности азотированных коленчатых валов.
4.3 Выводы по разделу
5 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-РЕМОНТНОГО ЦИКЛА АЗОТИРОВАННОГО КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА
5.1 Обоснование способов восстановления коленчатого вала в зависимости от технического состояния
5.2 Совершенствование структуры эксплуатационно-ремонтного
цикла коленчатого вала
5.3 Технико-экономическая оценка результатов исследования
5.4 Выводы по разделу
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Обозначения и сокращения
КВ коленчатый вал
АКВ азотированный коленчатый вал
ЭРЦ эксплуатационно ремонтный цикл
СГТУ Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
твч ток высокой частоты
НЙС измерение твердости металла по Роквеллу (по глубине вдавливаемого индентора, индентор - алмазная пирамида)
хто химико-термическая обработка
эхо электрохимическая обработка
ээо электроэрозионная обработка
эмо электромеханическая обработка
ээо электроэрозионный способ обработки
Г1Р предупредительный ремонт
КР капитальный ремонт
С' удельные затраты, связанные с общей выбраковкой коленчатого вала
42ХМФА состав стали коленчатого вала
У среднеквадратичное отклонение
толщина сработанного азотированного слоя
н микротвёрдость
п размер выборки
Р, электроэрозионная обрабатываемость материалов
Ьт глубина термического воздействия
Л* и Кш радиус коренной и шатунной шейки
Л радиус кривошипа
5р„,/ глубина шлифования /-того ремонтного интервала вала
аг интенсивность разрушения
амплитуда действующих напряжений
а коэффициент пропорциональности
N число циклов
Уо параметр технического состояния в конце периода приработки, приведённый к началу эксплуатации
Ь параметр интенсификации
1 наработка (пробег) двигателя
Упр предельное значение показателя технического состояния
Д1 интервал наработки
1ср средняя наработка до первого перешлифовывання вала

глубине упрочнённого слоя от поверхности. Модель позволяет оценить снижение прочности по измеренной твёрдости по глубине азотированного слоя после изнашивания или перешлифовывания под ремонтный размер. Из модели (2.8) следует, что Бр не должно превышать Бро (Зр<Зро). Однако, при 5^0=0,4 мм и Брр 1=0,25 мм остаточный упрочнённый слой минимален, при 3РР2=0,5 мм отсутствует полностью.
2.2 Механизм влияния азотирования на кинетику усталостных разрушений поверхности шеек коленчатого вала
Образование зародышевых трещин в пределах зерна представляет собой (по Одингу) результат направленного размножения (диффузия) дислокаций типа вакансий к границам зерна. Скорость диффузии пропорциональна напряжениям и температуре и, следовательно, ускоряется в результате микронагрева металла.
Скопление вакансий вызывает разрыхление структуры, возникновение субмикропор и образование первичных трещин. В отдельных зернах появляются субмикротрещины. Дальнейшее увеличение нагружения до базового количества циклов приводит к образованию равномерного упрочненного слоя с повышенной плотностью закрепленных дислокаций и большим количеством субмикротрещин и микротрещин, размер которых меньше размера зерна. В таком слое при сколь угодно большом числе циклов нагружения дальнейшего развития повреждений не наблюдается. Напряжение, при котором создается упрочненный поверхностный слой, соответствует физическому пределу усталости <тг.
Если напряжения продолжают действовать, то процесс повреждения развивается. Постепенно распространяясь, дислокации выходят на поверхность зерна. Здесь их движение приостанавливается главным образом из-за препятствия, создаваемого иной кристаллической ориентацией