Восстановление коленчатых валов. Дефекты

По сравнению с полированием суперфиниширование обеспечивает более высокие эксплуатационные свойства поверхностей.

В частности, микротвердость поверхностного слоя в результате суперфиниширования повышается. Поверхность после суперфиниширования лучше удерживает масляную пленку, что на 20 ...40% повышает износостойкость шеек.

Шероховатость поверхности  шеек после полирования или суперфиниширования достигает i?a = 0,32... 0,08 мкм. Коренные и шатунные шейки коленчатых валов, шлифованные на все ремонтные размеры, наплавляют и обрабатывают под номинальный размер. В ремонте применяют различные технологические процессы для наплавки коленчатых валов.

ВНПО «Ремдеталь» рекомендует восстанавливать шейки коленчатых валов тракторных двигателей наплавкой проволокой Нп-ЗОХГСА под керамическим флюсом АНК-18. Ниже рассмотрен процесс наплавки шеек под керамическим флюсом на примере коленчатого вала двигателя А-41.

Режимы наплавки шатунных и коренных шеек следующие: сила тока обратной полярности — 200 ...220 А; напряжение — 26... 28 В; частота вращения вала—1,5... 1,7 об/мин; подача суппорта— 3,5 ...4,0 мм/об; подача электрода—1,8 ...2,0 м/мин; вылет  электрода— 15...20 мм; смещение электрода  с зенита—15...20 мм; диаметр проволоки— 1,6 мм; число проходов— 1.

Сначала наплавляют первую шатунную Шейку, затем — вторую,, четвертую  и третью кбренные шейки. Переустанавливают деталь и наплавляют первую и пятую коренные шейки, затем — четвертую, третью и вторую шатунные шейки. Перед наплавкой шейки подогревают пламенем газовой горелки до температуры 200...250°С. Наплавку галтелей на ширине 4 мм не производят. Для наплавки коленчатых валов используют наплавочный станок У652У4. В качестве источника питания применяют выпрямитель ВДУ-504.

Наплавленные шейки подвергают черновому шлифованию, а затем  шлифуют галтели с некоторым  углублением (рис. 107). После этого  галтели подвергают упрочняющей  обработке дробью в течение 1 мин  под давлением 0,6 МПа. В наплавленных валах после-чернового шлифования на сверлильном станке пробивают заглушки в масляных каналах и зенкеруют отверстия на глубину 4... 5 мм твердосплавным зенкером. Скорость резания—15...20 м/мин. Такие операции обработки вала, как окончательное шлифование, балансировка, полирование, выполняются так же как и при перешлифовке вала на ремонтные размеры.

Твердость наплавленного  слоя проволокой Нп-ЗОХГСА под керамическим флюсом АНК-18 находится в пределах HRC 53... 58. Глубина проплавления — 2...3 мм, глубина зоны термического влияния — 4...5 мм. Микроструктура слоя наплавки представляет собой сорбит закалки с карбидной сеткой столбчатого характера. Микроструктура зоны термического влияния представляет собой сорбит. Усталостная прочность коленчатых валов, восстановленных по рассмотренной выше технологии, составляет 80...90% от усталостной прочности предельно изношенных валов.

Ярославским моторным заводом  разработана технология восстановления шатунных шеек коленчатых валов двигателя  ЯМЗ-240Б автоматической наплавкой  под слоем флюса АН-348М проволокой Нп-ЗОХГСА. Режим наплавки: сила сварочного тока — 150... 160 А; напряжение — 26 ...28 В; скорость подачи проволоки — 78 м/мин; подача — 4,5 мм/об; частота вращения вала — 0,95 об/мин. Диаметр проволоки—1,8 мм. Перед наплавкой шейку вала прогревают газовой горелкой до температуры 350... 400 °С. При наплавке дорожки качения коренных шеек охлаждают водой, после наплавки охлаждение дорожек качения продолжают в течение 10 мин.

Наплавку ведут, отступая от торцов галтели на 5,5... 7 мм к середине шейки. Наплавленные шатунные шейки  подвергают высокотемпературному отпуску  т. в. ч. После предварительного шлифования наплавленных шеек производят закалку т. в. ч. и низкий отпуск. Твердость наплавленных шеек должна быть не ниже HRC 42.

 
Рис. 108. Опасные места на шейках коленчатого  вала (на заштрихованных зонах трещины  не допускаются).

В практике ремонта коленчатых валов встречаются затруднения  при делении трещин на опасные  и безопасные. В результате этого  значительная часть коленчатых валов  бракуется необоснованно. Согласно инструкции Госкомсельхозтехники СССР по дефектоскопии и ремонту коленчатых валов, для тракторных двигателей с рядным расположением цилиндров трещины не допускаются: на галтелях шатунных и коренных шеек; поверхностях шеек на расстоянии менее 10 мм от торцов щек (рис. 108); поверхностях шатунных и коренных шеек в зоне их перекрытия на дуге 45° в обе стороны от вертикальной оси вала для коренных и 30° для шатунных; кромках масляных отверстий длиной свыше 6 мм в зонах, расположенных под углом 45±15° к оси шейки. Допускается на поверхности каждой коренной и шатунной шейки не более трех продольных трещин длиной свыше 3 мм с последующей обработкой. Эти трещины должны находиться на расстоянии друг от друга не менее 10 мм и не должны быть расположены под углом более 30° к оси вала (рис. 109).

Мелкие трещины на шейках вала длиной до 3 мм и трещины длиной не более 6 мм, выходящие за кромки маслоподводящих отверстий, в подсчет общего числа трещин не входят.

Для обнаружения трещин рекомендуется  использовать магнитные дефектоскопы ДМП-2, Д-50 и приспособление для дефектоскопии, разработанное в настоящее время. Водную магнитную суспензию приготавливают из магнитной пасты МПЕ, растворяя 50 ...70 г в 1 л подогретой воды, или  из пасты, приготовленной в соответствии с инструкцией по эксплуатации, прилагаемой  к магнитному дефектоскопу.

 
Рис. 109. Коленчатые валы с характерным  расположением трещин: а — допустимые к эксплуатации; б — подлежащие выбраковке.

Желательно проверку вести  при циркуляционном режиме на* магничивания (одновременно пропускают электрический ток и поливают вал магнитной эмульсией). Сила переменного тока при намагничивании должна быть Ю00'±50А, время намагничивания — 1... 1,5 мин. Трещины, допущенные к исправлению, необходимо тщательно обрабатывать абразивным инструментом по всей длине с целью образования канавки радиусом не менее 2 мм и глубиной 0,2 ...0,4 мм с шероховатостью поверхности Ra=0,63 мкм. Острые кромки канавки следует дополнительно притупить по периметру (рис. 110).

Для обработки трещин используют малогабаритные электрические шлифовальные машинки типа «Гном» с приводом рабочего инструмента посредством гибкого  вала или пневматические с диаметром  шлифовального камня не более 25 см.

Если трещина расположена  строго по оси шейки, то допускается  вместо канавки выполнять лыску шириной до 5 мм вручную плоским абразивным бруском типа БКВ25Х150-2А-К с зернистостью М40...М14 (см. рис. 110). По окончании разделки трещин коленчатый вал размагничивают. Для этого пропускают через вал максимальный ток намагничивания 1100 А и с помощью реостата плавно уменьшают его до нуля в течение 0,5 мин. При наплавке шеек трещины заваривают в среде углекислого газа проволокой Св18ХГСА диаметром 1,2 мм. Для заварки трещин применяют полуавтомат А-547У с выпрямителем ВС-300.

Контроль коленчатых валов. Контроль размеров, овальность, конусность, бочкообразность, седлообразность коренных и шатунных шеек производят скобами (ГОСТ 11098—75).

Овальность и конусность коренных и шатунных шеек коленчатых валов двигателей СМД-14, Д-37, А-41, А-01М, СМД-60 долж* на быть не более 0,015 мм; двигателей Д-65, Д-21—не более 0,013 мм; двигателей Д-50, Д-240, ЯМЭ-238НБ, ЯМЗ-240Б— не более 0,01 мм. Такие параметры коленчатых валов, как биение средних коренных шеек, биение поверхности под шкив, биение поверхности под маховик, биение поверхности под шестерню, непарал-лельность образующих поверхностей шатунных шеек относительно диаметральной плоскости первой коренной и первой шатунной шеек, радиус кривошипа, контролируют с помощью приспособлений для контроля. Шероховатость поверхностей определяют по образцам шероховатости.

ГОСНИТИ разработан стенд  КИ-55071 для комплексного контроля коленчатых валов, предназначенный для специализированных ремонтных предприятий. С помощью  стенда можно определять диаметры, овальность и конусность коренных и  шатунных шеек и другие параметры.

Стенд оснащен индикаторными  устройствами, позволяющими с высокой  точностью определять фактические  значения отклонений от номинальных  размеров. В комплект стенда входит специальное устройство для определения  радиуса кривошипа коленчатого  вала. Для контроля диаметра коренных и шатунных шеек стенд оснащен  двумя пневматическими длинномерами, комплектом пневматических скоб и настрочных эталонов. Применение стенда для контроля коленчатых валов значительно повышает качество контроля и более чем в 1,5 раза снижает трудоемкость контрольных операций.