Способ местной поверхностной закалки коленчатых валов Советский патент 1985 года по МПК C21D9/30 

ел ч

о

IUD « . Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для упрочнения коленчатых валов дв гателей внутреннего сгорания. Известен способ местной поверхностной закалки коленчатых валов, включающий закалку участков щек дл ной более радиуса кривошипа, отсто щих от шеек на расстоянии более двух радиусов галтели. Недостатком данного способа является то, что он не пригоден для закалки щек коленчатого вала формированных двигателей ввиду тог что при возрастании нагрузки при форсировании возникающая усталостная трещина уменьшает жесткость ва более чем на 10%, и происходит разрушение коленчатого вала. Значи тельные деформации возникают из-за больших закаливаемых поверхностей. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ местной поверхностной закалки коле чатых валов включающий закалку уча ков щек в виде дугообразных полос длиной более радиуса кривошипа, отстоящих от коренных и шатунных шеек на расстоянии 0,5-1,0 радиуса галтели, причем расстояние между закаленными участками составляет 0,9-1,О диаметра коренной шейки. Обеспечение указанных параметров закаливаемых участков щек необходимо для повышения сопротивления усталости и жесткости коленчатого вала при работе со стабилизированной трещиной. Трещина усталости в коленчатом вале зарождается в галтелях коренной шш шатунной шеек, при развитии огибает шейку по галтели (стрела огибания примерно равна величине перекрытия шеек) после чего развивается параллельно линии, перпендикулярной оси щеки и проходящей через середину перекрытия шеек, пока не достигнет закаленного участка, где происходит ее стабилизация. Недостатком последнего способа (признак более радиуса кривошипа) является закалка участков щек не участвзпощих в процессе стабилизации усталостной трещины (участки на концах дугообразных полос). Наг рев этих участков приводит к излишнему расходу электрознергии. Кроме этого, у некоторых типов коленчатых валов, в частности четырехцилиндровых рядных двигателей, Динамическая балансировка производится с помощью съема части металла со щек после полной обработки коленчатого вала (в том числе и после операции закалки щек). Частично съем металла может производится и с закаленного участка, что приводит к повьш1енному износу режущего инструмента (фрезы)j применяемого для балансировки. Цель изобретения - расширение номенклатуры обрабатьгоаемых деталей и удешевление продукции. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу местной поверхностной закалки коленчатых валов, включающему закалку участков щек в виде дугообразных полос, расстояние между которыми составляет 0,,0 диаметра коренной шейки, и которые отстоят от коренной И шатунной шеек на расстоянии 0,51,0 радиуса галтели, закалке подвергают участки, расположенные симметрично линии, перпендикулярной оси щеки и проходящей через середину перекрытия шеек, а их длину определяют по формуле L.R-fc(R-u) , где R - радиус кривошипа} д - перекрытие шеек, k - козффициент,определяемьй из вьфажения К 0,28-0,009 Л. При закалке участков щек коленчатых валов указаннь&1 способом длина закаливаемых участков получается менее радиуса кривошипа, поэтому необходимо их расположение йа щеке симметрично линии, проходящей через середину перекрытия и перпендикулярной оси щеки с тем, чтобы стабилизировать усталостную трещину. При определении длины закаливаемых участков по приведенной формуле с увеличением величины перекрытия увеличивается длина закаливаемого участка, оставаясь при этом менее радиуса кривошипа, что дает возможность наряду с успешной стабилизацией усталостной трепрны оставлять незакаленными участки, служащие для динамической балансировки коленчатых валов. На чертеже показана щека коленчатого вала с закаленными предлагав мым способом участками. Закаленные участки 1 расположены симметрично линии 2, перпендикулярной оси щеки 3, и проходящей через середину перекрытия шеек и j а их длина L определяется по формулеU R-1(R-4), гдеR - радиус кривошипа, К 0,28-0,009 Д- коэффициент, зависящий от величины перекрытия. Участки 4 служат для съема металла щ)и динамической балансировке коленчатого вала. Пример осуществления способа. Проводят закалку щек коленчатых валов двигателей Д-240 Минского моторного завода с помощью специального индуктора-спрейера, рабочий виток которого изготовлен таким образом, что он точно воспроизводит конфигурацию закаливаемого участка. ЗакаЛку проводят с помощью ламп вого генератора ТВЧ ЛПЗ-67М мощност 63 кВт и частотой тока 66 кГц. Получаемая конфигурация закаливаемых участков дает возможность проводить динамическую балансировку валов без снятия закаленного металла (участки 4), что. значительно расширяет номенклатуру обрабатываемых коленчатых валов. Расход электроэнергии на зак&лку и необходимое время обработки по известному способу и предлагаемому представлены в табл.1. Данные о прочности обработанных коленчатых валов по известному и предлагаемому способам представлены в табл.2. База испытаний валов составляла 10 циклов нагружения. Результаты испытаний оценивались по предельному изгибающему моменту. Из табл.1 и 2 следует, что предлагаемое техническое решение поз воляет значительно сократить расход электроэнергии и времени обработки, что способствует удешевлению продукции с сохранейием прочностных свойств коленчатых валов. Таким образом, применение предлагаемого способа термической обработки коленчатых валов дает возможность расширить номенклатуру - брабатываемьгх деталей, в том числе и валов, у которых динамическая балансировка осуществляется путем снятия части металла со щеки, а также удешевить продукцию благодаря снижению расхода электроэнергии и износа режущего инструмента при динамической балансировке валов.

СПОСОБ МЕСТНОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ,включающий закалку участков щек в виде дугообразных полос, расстояние между которыми Составляет 0,9-1,0 диаметра коренной шейки и которые отстоят от коренной и шатунной шеек на расстоянии 0,5-1,О радиуса галтели, отличающийся тем, что, с целью расширения номенклатуры обрабатываемых деталей и удешевления продукции, закалке подвергают участки, расположенные симметрично линии, перпендикулярной оси щеки и проходящей через середину- перекрытия шеек, а их длкну L определяют по формуле (.R-), где R - радиус кривошипа; л - перекрытие шеек , - коэффициент, равный 0,280,009л. (Л

45-50 Известный 30-35 Предлагаемый

Таблица 1 0,14-0,16 1,1-1,3 1,7 0,09-0,10 0,7-0,8 1,3