Моторесурс многих двигателей внутреннего сгорания определяется эксплуатационной стойкостью чугунных деталей цилиндропоршневой группы, работающих при знакопеременных нагрузках, трении и коррозии в газообразных и конденсирующихся продуктах сгорания топлива.
Увеличение мощности двигателей требует существенного повышения качества отливок цилиндропоршневой группы за счет изыскания оптимальных химических составов, технологических процессов плавки, вне печной обработки, а также разработки новых износостойких сплавов и методов их упрочнения.
Чугунные гильзы мощных дизельных двигателей со встречно движущимися поршнями представляют наиболее напряженные литые детали с изменяющимся по периметру температурным полем. Наибольшие переменные напряжения от силовых воздействий в цилиндрах возникают у адаптерных отверстий камеры сгорания, находящихся в средней части гильз, работа которых усложняется агрессивным действием продуктов сгорания топлива. Определение усталостной прочности чугуна в районе камеры сгорания гильз, имевшего удовлетворительную макро- и микроструктуру, показывает, что после длительной эксплуатации дизелей она значительно снижается за счет накопления необратимых изменений в тонкой структуре металлической основы и появления микротрещин.
В цилиндрах двигателей внутреннего сгорания из-за большой разности температур между внутренней поверхностью, где происходит сгорание, и наружной, которая в ряде случаев охлаждается водой, возникают значительные напряжения, внутренняя поверхность цилиндров компрессоров также работает в условиях трения при высоких нагрузках от давления сжимаемого воздуха и других газов. Цилиндры подвержены воздействиям местного нагрева и агрессивных сред.
В современной практике производства сложнонапряженных деталей цилиндропоршневой группы все большее внимание уделяется легированным чугунам, обработанным комплексно различными лигатурами и модификаторами. В связи с этим задача повышения качества сводится к тому, чтобы получить легированные чугуны без литейных дефектов, с мелкозернистой и однородной металлической основой и равномерно распределенным графитом, т.е. структурой, которая бы затрудняла сдвиг-образование при трении и усталостно-коррозионное разрушение литых изделий.
В некоторых случаях, например для распределительных валов двигателей, высокая износостойкость может быть достигнута с использованием отливок из серого чугуна с отбеленным или легированным поверхностным слоем.
Многолетний опыт двигателестроения показывает, что чугун является наиболее приемлемым материалом для изготовления цилиндровых втулок мощных судовых дизелей, гильз цилиндров автотракторных двигателей, поршневых колец. Для повышения механических свойств и износостойкости толстостенных отливок цилиндров (гильз) при работе в тяжелых условиях эксплуатации наиболее рационально использовать комплексное легирование чугуна фосфором, титаном, ванадием и медью.
Комплексное легирование обеспечивает возможность получения трубных заготовок гильз цилиндров двигателей с требуемой структурой и свойствами и используется как при литье отливок в песчано-глинистые формы, так и специальными способами литья.
Особенности производства гильз цилиндров
В настоящее время наибольшее распространение получило производство таких отливок в песчано-глинистых формах, залитых по сырому, что часто является причиной их низкого качества и брака. Более высокие служебные качества при использовании чугунков марок АЧСН1ХД и ЧН1ХМД обеспечивают специальные способы литья.
Практика литья заготовок гильз центробежным способом показала, что их можно получать из высокопрочных чугунков с пластинчатой и шаровидной формами графита. При этом структура чугуна с графитом типа ШГдб; ШГд4-ШГдЗ; ШГдЗ; ШГдЗ-ШГд2 имеет одинаковую износостойкость. На рисунке показано влияние длины включений графита пластинчатой формы (в сочетании с гнездообразной) на износ образцов с различной твердостью. Повышение твердости может рассматриваться как предпосылка улучшения износостойкости чугуна, затвердевшего в металлических формах, только при одновременном росте прочности основы.
Вам также могут быть интересны статьи:
(Пока оценок нет)
Загрузка...