Металловедческие аспекты технологических методов формирования потребительских свойств деталей цилиндро-поршневой группы дизельных двигателей

• Автор: Епархин, Олег Модестович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 316 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ЧАСТЬ 1 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ДЕТАЛЕЙ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ДЕТАЛЕЙ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДЦПГ.

1.1 Системный подход к управлению качеством при производстве ДЦПГ.

1.2 Особенности эксплуатации деталей цилиндропоршневой группы.

1.3 Механизмы изнашивания гильз цилиндров

1.4 Виды и причины отказов поршня в двигателе внутреннего сгорания.

1.5 Состав, структура и свойства материалов для изготовления гильз и поршней

1.5.1 Обоснование выбора материала и технологического процесса изготовления гильз цилиндров.
1.5.2 Обоснование выбора материала для изготовления поршней дизельных двигателей и технологии их термической обработки.
1.6 Выводы.
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
2.1 Моделирование показателей ресурса работы двигателя и износа ЦПГ.
2.1.1 Экспертный анализ причин отказов в цилиндропоршневой группе
2.1.2 Развертывание функции качества для производства
гильзы цилиндра
2.1.3 Развертывание функции качества для производства поршней.
2.2 Функциональное моделирование технологических процессов
изготовления деталей ЦПГ
2.2.1 Построение модели процесса обеспечения приспосабливаемости
ДЦПГ в двигателе внутреннего сгорания.
2.2.2 Модель процесса изготовления гильз цилиндров ГЦ
2.3 Разработка феноменологической модели формирования напряжннодеформированного состояния гильзы при закалке ТВЧ.
2.4 Анализ факторов, обеспечивающих качество ГЦ при термообработке.
2.5 Выводы.
ЧАСТЬ 2 МЕТАЛЛОВЕДЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАЗМЕРНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ И СТРУКТУРНОЙ ПРИСПОСАБЛИВАЕМОСТИ ГИЛЬЗ И ПОРШНЕЙ
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА НА СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И СВОЙСТВА ЧУГУНОВ ПРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ
3.1 Анализ влияния химического состава на структуру чугунов
3.2 Влияние химического состава чугунов на процессы графитизации при нагреве в докритическом интервале температур
3.3 Влияние легирующих элементов на характер фазовых превращений в эвтектоидном интервале температур.
3.4 Влияние легирующих элементов на температуры критического интервала эвтектоидного превращения при нагреве чугунов.
3.5 Влияние химического состава чугунов на температуру потери магнитных свойств при нагреве ТВЧ.
3.6 Влияние химического состава чугунов на тврдость и изменение оптимальной температуры закалки.
3.7 Оптимизация химического состава чугуна
3.8 Анализ превращений аустенита марганцовистого чугуна
при охлаждении
3.9 Превращения марганцовистого чугуна при отпуске в процессе
непрерывного нагрева.
3. Исследование изнашивания закалнного ТВЧ марганцовистого чугуна при трении без смазки
3. Выводы.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ НА СВОЙСТВА ПОРШНЕВОГО СПЛАВА
4.1 Обоснование использования модифицирования при изготовлении
поршневого сплава.
4.2 Разработка и оптимизация состава модификатора для поршневого сплава
4.2.1 Выбор химического состава комплексного модификатора.
4.2.2 Оптимизация состава комплексного модификатора поршневого сплава
4.3 Влияние модифицирования комплексным модификатором на структуру поршневого сплава.
4.3.1 Исследование микроструктуры материала поршня
4.3.2 Влияние модифицирования на структуру поршневого сплава
4.4 Исследование влияния дисперсности структуры на механические свойства и обрабатываемость резанием материала поршней
4.5 Выводы
ЧАСТЬ 3 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МАТЕРИАЛОВ, ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА ТЕРМООБРАБОТКИ И ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ
5.1 Анализ влияния режимов термообработки на параметры качества
гильз цилиндров.
5.1.1 Анализ влияния режимов термообработки на тврдость закалнной поверхности гильз цилиндров.
5.1.2 Анализ влияния режимов термообработки на макрогеометрию гильз цилиндров.
5.2 Исследование влияния технологии изготовления на напряжнное состояние гильз цилиндров
5.3 Оценка влияния технологии термической и механической обработок
гильз на перераспределение остаточных напряжений.
5.4 Распределение остаточных тангенциальных напряжений по длине гильз по окончании механической обработки готовых
5.5 Выводы
ГЛАВА 6. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА РЕЖИМА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОРШНЕВОГО СПЛАВА.
6.1 Исследование влияния термообработки на свойства материала поршней.
6.2 Исследования напряженнодеформированного состояния поршней.
6.3 Выводы
ГЛАВА 7. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
7.1 Методика рационального выбора чугуна для деталей, упрочняемых поверхностной закалкой токами высокой частоты
7.2 Оптимизация технологического процесса термообработки гильз цилиндров
7.2.1 Математическое моделирование предлагаемого процесса термообработки
7.2.2 Оптимизация предлагаемого процесса термообработки гильз
7.3 Разработка технологического оборудования для термообработки гильз цилиндров с закалкой ТВЧ
7.3.1 Описание конструкции установки для подогрева гильз цилиндров токами промышленной частоты.
7.3.2 Описание изменений, вносимых в конструкцию закалочной установки.
7.4 Анализ и оценка способности к качеству предлагаемых процессов
7.4.1 Расчт и оценка способности к качеству процесса термической обработки гильз цилиндров.
7.4.2 Оценка способности к качеству процессов термообработки поршней.
7.4.3 Оценка способности к качеству процессов модифицирования комплексным модификатором.
7.5 Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


При проектировании процессов управления качеством деталей ЦПГ выделим процессы макроуровня, на которых решаются функциональноструктурные вопросы системы в целом. На макроуровне определяются цели создания системы, круг решаемых системой задач, производится описание действующих на систему факторов, подлежащих обязательному учету, а также осуществляется выбор системы показателей эффективности ее функционирования. Процессы микроуровня связаны с разработкой элементов системы как физических единиц оборудования и получением технических решений по конструкции, параметрам и режимам функционирования. Процессы производства деталей ЦПГ можно представить как сложную, многоуровневую систему, которая представлена шестью уровнями, приведенными на рис. Очевидно, что подобный подход будет справедлив для каждой составляющей рассматриваемого узла, а на четвертом уровне будет определять свойства изделия в целом. При формировании обобщенного критерия качества исходя из требований эксплуатации и принципов функциональной взаимозаменяемости выделим такие показатели как макрогеометрия, микрогеометрия и структура. Макрогеометрия определяется напряженнодеформированным состоянием детали в целом, микрогеометрия характеризует свойства поверхности изделия на микроуровне, структура это характеристика, определяющая адгезионные свойства поверхности изделия и формирующаяся из элементов структуры второго уровня и микротрещин, образующихся при обработке детали. Очевидно предположить стохастический характер этих свойств, определяемых как особенностями формирования структуры, так и нестабильностью технологических режимов обработки деталей. Для описания процессов на каждом из выделенных уровней важно решить задачу синтеза функционального оператора системы, выражающуюся в формализации зависимости, отражающей взаимосвязь между входами и выходами системы и управляющими параметрами гФормирование требований к потребительским свойствам показателям качества объекта управления на каждой предыдущей стадии будет определяться последующей стадией жизненного производственного цикла и может быть представлено с использованием метода. Построение семантической модели процесса производства ДЦПГ целесообразно начать с построения дерева узлов, приведенного на рис. Рис. Многоуровневое представление модели функционирования ЦПГ предполагает построение агрегативных моделей элементов данной системы на уровне отдельных технологических операций в виде 1. Пфаффа 7
X 0 при1. У номер уравнения связи в функциональном узле номер узла функциональной модели. Рис. Обычно и и, что позволяет накладывать на систему дополнительные управленческие ограничения и приспосабливаться к изменению внешней среды. Эти коэффициенты будут определяться, например, особенностями модифицирования сплавов, усилием резания, премещениями элементов системы станокприспособлениеинструментдеталь и так далее, а управляющие сигналы будут подаваться на исполнительные приводы технологического оборудования. Повышение качества системы ЦПГ будет определяться как путем сужения допуска на показатели качества деталей, так и увеличением показателей способности технологического оборудования к качеству. Эти факторы являются определяющими при формировании структуры системы управления технологией. Многие исследователи связывают большинство аварий и остановок для ремонта двигателей с неисправностью деталей цилиндропоршневой группы, а именно с износом и появлением катастрофической формы износа задиров на рабочей поверхности гильз цилиндров ГЦ и поршней. Анализ дерева отказов или ГТА анализ позволяет выявить исходные причины отказов рассматриваемых объектов. Основным направлением развития современной техники является дальнейшее повышение качества и долговечности машин, конструкций. Эта задача актуальна и для двигателестроения. Двигатели внутреннего сгорания ДВС за счт своей экономичности, большой возможности изменения агрегатных мощностей и скоростных режимов, широко распространены в хозяйственной деятельности людей. Они являются базой для работы железнодорожного и водного транспорта, передвижной энергетики, строительных и дорожных машин, автомобильного транспорта и сельскохозяйственной техники.