Упрочнение деталей машин
2.3.1. Упрочнение торцевых поверхностей.
В настоящее время основным материалом для изготовления поршневых колец двигателей внутреннего сгорания является чугун. Упрочнение поршневых колец известными способами термической обработки вследствие их деформирования практически невозможно.
Одним из методовповышения износостойкости поршневых колец является покрытие их хромом. Однако, как показывает практика, срок службы хромированных поршневых колец в средних и тяжелых условиях их эксплуатации редко превышает в 1.5 ¸ 2 раза срок службы обычных колец. Кроме того, хромирование является трудоемкой и дорогостоящей операцией.
Исследования упрочняемости компрессионных поршневых колец электромеханической обработкой для повышения их износостойкости, а также износостойкости сопряженных с ними цилиндров и поршневых канавок производились на кольцах двигателей УД-1 и УД-2.
Упрочнению подвергались только торцевые поверхности колец. Упрочнение производилось на токарном станке 1А616, в кинематику которого введен понижающий редукторс передаточным отношением 1:32.
Упрочнение торцевых поверхностей кольца производится обкатываниемпод давлениемтвердосплавным роликом (6) с шириной рабочей дорожки, соответствующей ширине кольца. (1) – Источник тока. Кольцо (4) устанавливают в диск (3), которое зажимается в пружинной державке (5), закрепляемой в резцедержателе станка. Для изоляции державки от станка применяются текстолитовые прокладки. Заметим, что аналогичным способом могут обрабатываться торцевые поверхности многих других деталей, таких, как например, диски тормозных устройств и пр.
Учитывая, что допуски на износ по высоте компрессионных поршневых колец, выше упомянутых двигателей, по техническим условиям находятся в пределах 0.15 … 0.18 мм, был установлен следующий режим обработки, обеспечивающий получение заданного упрочненного поверхностного слоя: I = 600 … 650 A; n = 5 мин-1; P = 350…400 H.
Упрочнение осуществляется за один оборот шпинделя станка. После упрочнения одной торцевой стороны кольцо переворачивают и упрочняют другую сторону. В процессе упрочнения место контактадетали и инструмента охлаждается струей машинного масла.
Так как упрочнение колец производилось после окончательного шлифования их по торцевым поверхностям (до вырезания зазора в замке и окончательной обработки по внутреннему и наружному диаметрам), ролик в процессе упрочнения обкатывался по средней части торцевой поверхности с таким расчетом, чтобы не упрочненная часть при механической обработке была срезана. Если производить упрочнение после окончательной обработки кольца по наружному и внутреннему диаметру, то ширина упрочняющего ролика должна перекрывать ширину кольца. В этом случае потребуется доводка наружного диаметра кольца для снятия небольших заусенец.
Микроструктурный анализ упрочненного поверхностного слоя чугуна показал, что в нем, кроме мелко-игольчатой структуры мартенсита, находятся графитные включения. Объясняется этотем, что фазовые превращения при электромеханической обработке протекают в течении очень малого промежутка времени и поэтому графит не успевает раствориться. Твердость металлической основы чугуна на расстоянии до 0.16 мм от поверхности находится в пределах 7500 … 7720 МПа с последующим понижением ее до исходной твердости, равной 2380 МПа.