СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ Российский патент 1994 года по МПК B23P6/00 

Изобретение относится к ремонтно-восстановительному производству машиностроительных и ремонтно-эксплуатационных предприятий, в частности для восстановления изношенной внутренней поверхности гильз цилиндров двигателей.

Известен способ восстановления изношенных стальных деталей, включающий операции устранения дефектного слоя, подачи в зону восстановления компенсирующего материала, пластической деформации компенсирующего материала совместно с материалом восстанавливаемой детали, а также отделочную операцию [1] .

Недостатком указанного способа является практическая непригодность его для восстановления деталей из серого чугуна, к числу которых относятся в большинстве своем гильзы цилиндров двигателей.

Известен способ восстановления гильз, включающий установку компенсирующей втулки в отверстие восстанавливаемой гильзы и последующую калибровку внутренней поверхности втулки пластическим деформированием [2] .

Недостатком этого способа является невозможность его использования для ремонта тонкостенных гильз.

Известен также способ восстановления изношенных гильз цилиндров, заключающийся в термопластическом обжатии гильзы в матрице, нанесении компенсирующего износ материала на ее наружную поверхность и последующей механической обработке [3] .

Недостатком этого способа является ограниченная предельная величина одноразовой пластической деформации (уменьшение диаметра гильзы на 0,25-0,35 мм за один цикл обжатия), в результате чего восстановление гильз с износом по диаметральному размеру более 0,2 мм с учетом обеспечения припуска на механическую обработку может быть осуществлено лишь неоднократным обжатием в сменяемых (по геометрическим параметрам) матрицах. Большие трудоемкость и энергоемкость термопластического обжатия с использованием специального оборудования (установки для термопластического обжатия, высокочастотной закалочной установки) ограничивает возможность его применения в условиях ремонтно-эксплуатационных предприятий, например в автохозяйствах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ уменьшения внутренних размеров деталей типа втулок, изготовленных из цветных металлов, заключающийся в холодном обжатии втулки в матрице, нанесении компенсирующего износ материала на ее наружную поверхность и последующей механической обработке [4] .

Обжатие втулок производят проталкиванием их пуансоном через установленную в подставке матрицу. Входное отверстие матрицы сужается под углом 7-8^о, калибрующая часть ее заканчивается выходным отверстием, расширяющимся под углом 18-20^о. После обжатия наружную поверхность втулок омедняют и протачивают, а внутреннюю развертывают. Этот способ холодного обжатия втулок по своей физико-механической сущности аналогичен процессу холодного волочения, заключающегося в протягивании заготовки через постепенно сужающееся отверстие в волоке. Как известно, волочением обрабатываются лишь пластичные материалы, например стали, цветные металлы и их сплавы.

Обжатие хрупких чугунных гильз локальным давлением перемещающегося вдоль оси гильзы кольцевого контакта гильзы с матрицей при проталкивании гильзы через сужающееся отверстие матрицы вызывает большие внутренние напряжения в гильзе, которые приведут не к пластическому ее деформированию, а к хрупкому разрушению. Более того, ступенчатая геометрическая форма наружной поверхности гильз, обусловленная наличием посадочных и уплотнительных поясков и буртиков, полностью исключает способ их обжатия проталкиванием через сужающееся отверстие матрицы.

Цель изобретения - повышение качества восстановленных гильз за счет уменьшения контактных напряжений, снижение трудоемкости и энергоемкости процесса восстановления.

С этой целью согласно предлагаемому способу восстановления изношенных гильз цилиндров, включающему обжатие гильзы в матрице, нанесение на ее наружную поверхность компенсирующего износ материала и механическую обработку, обжатие гильзы в матрице осуществляют через упругие элементы, а затем гильзу подвергают низкотемпературному отжигу.

Способ осуществляют следующим образом.

Изношенную гильзу устанавливают в отверстие упругого элемента матрицы, затем упругий элемент с гильзой устанавливают в отверстие жесткого недеформируемого элемента матрицы и усилием пресса производят холодное механическое обжатие. Обжатие гильзы производят через упругий элемент с конусной наружной поверхностью путем проталкивания его пуансоном пресса в конусном отверстии жесткого элемента матрицы. При этом обеспечивается постоянный контакт гильзы с упругим элементом и упругого элемента с жестким элементом матрицы по всей площади их контактных поверхностей, чем достигается равномерное распределение деформирующих напряжений в процессе обжатия по всему объему восстанавливаемой гильзы. Требуемая величина деформации гильзы за один цикл обжатия обеспечивается величиной усилия, развиваемого прессом.

Обжатую гильзу извлекают из матрицы и подвергают низкотемпературному отжигу, обеспечивающему снятие остаточных внутренних напряжений сжатия, повышение прочности и вязкости, исключение короблений и трещин при механической обработке и в эксплуатации. После отжига наносят на наружную поверхность компенсирующий износ материал, например газотермическим напылением или электрометаллизацией. Толщина компенсирующего слоя должна обеспечить заданные размеры восстановленной гильзы и припуск на механическую обработку.

П р и м е р. Чугунная гильза двигателей типов D2156HM6V и D2156MTV автобуса "Икарус" характеризуется толщиной стенки 2,5 мм, что не позволяет производить ее восстановление установкой сменных втулок и после износа внутренней поверхности гильза выбраковывается в результате потери диаметрального размера.

Восстановление гильзы предлагаемым способом производят следующим образом.

Восстанавливаемую гильзу устанавливают в отверстие упругого элемента, затем упругий элемент с гильзой - в отверстие жесткого элемента матрицы и усилием пресса производят обжатие. При этом упругий элемент подвергается лишь обратным упругим деформациям. Требуемая величина пластической деформации гильзы за один цикл обжатия обеспечивается величиной усилия обжатия, развиваемого прессом. Экспериментально установленная зависимость этих величин приведена в таблице.

Обжатую гильзу вынимают из матрицы и подвергают низкотемпературному отжигу с целью снятия внутренних напряжений и выжигания оставшегося в порах масла. Отжиг производят при обеспечении следующих технологических параметров: Скорость нагрева, ^оС/ч 80-90 Температура нагрева, ^оС 550-600
Продолжительность выдержки, ч 2,5-3,0
Охлаждение - с печью
со скоростью, ^оС/ч до
250^оС, далее - на воз- духе 30-40
После отжига на наружную поверхность гильзы наносят компенсирующий износ материал, например плазменным напылением порошковые смеси ПМ-4 или ПМ-5 на основе железного порошка.

Восстановленные гильзы шлифуют по наружной поверхности и растачивают внутреннюю поверхность. Окончательно внутреннюю поверхность обрабатывают хонингованием.

Поскольку предлагаемый способ осуществляется перемещением в зону восстановления металла гильзы, из которого она изготовлена, и технология механической обработки соответствует технологическому процессу вновь изготавливаемой гильзы, качество восстановленных гильз по износостойкости и прочности соответствует уровню вновь изготовленных.

Как показала практика восстановления опытной партии гильз в количестве 1400 шт. , предлагаемый способ восстановления обеспечивает высокое качество восстановленных гильз при низких трудоемкости и энергоемкости и не требует для осуществления специального оборудования. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 846201, кл. B 23 P 6/00, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР N 1092030, кл. B 23 P 6/00, 1989.

3. Молодык Н. В. , Зенкин А. С. Восстановление деталей машин. М. : Машиностроение, 1989, с. 427-429.

4. Молодык Н. В. , Зенкин А. С. Восстановление деталей машин. М. : Машиностроение, 1989, с. 235.

Использование: восстановление изношенной боковой поверхности гильз цилиндров автотракторных двигателей. Сущность изобретения: способ включает операции пластичесого перемещения материала изделия в зону восстановления механическим холодным обжатием восстанавливаемой гильзы в матрице совместно с упругими перемещениями элементов матрицы, контактных с восстанавливаемой гильзой, низкотемпературного отжига изделия с целью внутренних напряжений и выжигания оставшегося в порах масла, наращивания компенсационного материала на наружную поверхность гильзы и последующую механическую обработку изделий. 1 табл.

СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ, включающий обжатие гильзы в матрице, нанесение на ее наружную поверхность компенсирующего износ материала и металлическую обработку, отличающийся тем, что обжатие гильзы в матрице осуществляют через упругие элементы, а затем гильзу подвергают низкотемпературному отжигу.