Совершенствование технологии формирования структуры стальных поршневых колец

• Автор: Околович, Андрей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Состояния вопроса

1.1 Назначение поршневых колец

1.2 Конструкция поршневых колец.

1.2.1 Верхние компрессионные кольца.

1.2.2 Средние компрессионно маслосъемные кольца.

1.2.3 Нижние маслосъемные кольца

1.3 Материалы поршневых колец.

1.3.1 Требования к материалу поршневых колец

1.3.2 Чугун в качестве материала поршневых колец

1.3.3 Стальные поршневые кольца.
1.3.4 Кольца из стальной ленты
1.3.5 Маслосъемные кольца из стальной ленты.
1.4 Поверхностная обработка поршневых колец.
1.5 Цель и задачи исследования
Глава 2. Выбор материалов и методик исследования
2.1 Теоретические основы способа формирования стальных поршневых колец.
2.1.1 Влияние термической обработки на структуру и свойства металла при деформационном упрочнении.
2.2 Выбор сталей для изготовления компрессионных и маслосъемных поршневых колец и волочильных роликов.
2.3 Методы упрочнения стальных поршневых колец и волочильных роликов.
2.3.1 Карбонитрация.
2.3.2 Ионновакуумные покрытия
2.3.3 Сульфидирование в электролитной плазме
2.4 Методика испытаний износостойкости
2.5 Определение механических свойств
2.6 Выводы по главе 2
Глава 3. Разработка технологии изготовления цельнонатянутых
стальных поршневых колец
3.1 Технология изготовления компрессионных поршневых колец
3.2 Разработка математической модели пластической деформации при изготовлении маслосъемных поршневых колец
3.2.1 Оптимизация, выбор и расчет переходов профиля поршневых
колец ДВС.
3.2.2 Исследование режимов деформационного и термического
упрочнения поршневых колец из стали X.
3.3 Выводы по главе 3.
Глава 4. Исследование термической и химикотермической обработки волочильных роликов и поршневых колец
4.1 Термическая обработка стали Р6М5
4.1.1 Термическая обработка стали 6Х4М2ФС.
4.1.2 Термическая обработка стали Х6ВФ
4.2 Ковка заготовок из легированных инструментальных сталей.
4.3 Химикотермическая обработка волочильных роликов и поршневых колец.
4.4 Выводы по главе 4.
Основные выводы и результаты работы.
Литература


Отвод теплоты от нагретого горячими газами поршня в более холодную стенку цилиндра, которая охлаждается жидкостью или потоком воздуха. Управление смазыванием сопрягаемых деталей. Его цель в том, чтобы кольца, поршни и цилиндры не испытывали масляного голодания, но поступление масла из картера в камеру сгорания при этом должно быть ограничено. Все это зависит от конструкции поршневых колец и качества их изготовления. Рабочий процесс в двигателе невозможен без надежного уплотнения камеры сгорания. Только при этом условии осуществляется всасывание рабочей смеси, преобразование ее тепловой энергии в механическую: вспышка топлива и расширение его газов вызывают рабочий ход поршня [8,9]. Поршневые кольца - это криволинейные плоские пружины, которые при нахождении в цилиндре двигателя сжаты до необходимого теплового зазора в замке. Их устанавливают в специально выточенные для этого канавки. Под действием сил собственной упругости и давления газов они плотно прилегают к стенке цилиндра, а одним из торцев - к плоскости канавки поршня. Кроме уплотнения камеры сгорания, поршневые кольца выполняют функции распределения смазки между трущимися частями цилиндропоршневой группы и отводят часть тепла от поршня к цилиндру. Значительная роль отводится маслосъемным кольцам. По сравнению с компрессионными они обладают большими удельными давлениями, рассчитанными на создание и поддержание необходимой толщины масляной пленки на зеркале цилиндра. В современных двигателях удельное давление маслосъемных колец составляет от 1. МПа (от до кгс/см2). Повышение удельного давления достигается за счет уменьшения площади рабочих поясков. Маслосъемные кольца с двумя поясками и дренажными окнами обычно называют коробчатыми. Между рабочими поясками имеются канавки - своеобразные резервуары для накопления масла, снимаемого верхним пояском при движении поршня вниз или нижним пояском при движении вверх. Это масло отводится через дренажные прорези в закольцевое пространство, а затем оно стекает в картер , двигателя через дренажные отверстия в маслосъемной канавке поршня []. Поскольку маслосъемные кольца обладают повышенными удельными давлениями, необходимо предотвратить возможность появления излишних потерь на трение и преждевременного износа поверхности рабочих поясков. С этой целью рабочую поверхность поясков покрывают износостойким слоем. Прогрессивные конструкции маслосъемных колец имеют шлифованный профиль наружной поверхности и притертый рабочий поясок с твердым износостойким покрытием по всей окружности, что обеспечивает равномерную ширину рабочих поясков по всей окружности и, следовательно, равномерное давление, исключает коксование масла в неровностях. Нормальная работа поршневых колец во многом зависит от размеров их сечений и формы в свободном состоянии, от упругости, благодаря которой обеспечивается необходимое давление кольца на стенку цилиндра, от соблюдения установленной величины теплового зазора между концами при его нахождении в цилиндре двигателя, точности исполнения всех конструктивных параметров []. Технические требования на поршневые кольца к автомобилям предусматривают, что кольца симметричного профиля, вложенные в кольцо - калибр номинального диаметра, должны прилегать своей рабочей поверхностью к поверхности калибра не менее чем на % длины его окружности. Поршневые кольца с износостойким покрытием для вновь проектируемых двигателей должны иметь 0%-ное прилегание рабочей поверхности к калибру. Наряду с уже упоминавшимися функциями, поршневые кольца во многих случаях, прежде всего в двигателях внутреннего сгорания, а отчасти и в паровых машинах, компрессорах и т. Поршни могут совершать обычное возвратно-поступательное или иногда вращательное движение. В последнем случае уплотняющие свойства колец принципиально не изменяются, но возникают иные условия их движения, смазки и изнашивания. При выборе материала, формообразовании колец, расчете радиального удельного давления на стенку цилиндра, при расположении колец на поршне и выборе кольцевого уплотнения следует иметь в виду все, присущие кольцам главные функции.