Восстановление цилиндров и гильз кратко

Обновлено: 04.07.2024

Блок цилиндров является базовой деталью, которая служит для заданного расположения всех механизмов и деталей двигателя. У большинства дизелей блоки изготовлены из серого или специального легированного чугуна. Используют для изготовления этих деталей алюминиевый сплав AЛ-4 (двигатель 3M3-53).

Наиболее часто встречающимися дефектами блоков цилиндров являются:

трещины и пробоины в стенках рубашки охлаждения
износ гнезд под вкладыши коренных подшипников, нарушение соосности гнезд
износ отверстий во втулках и отверстий под втулки распределительного вала или нарушение их соосности
износ посадочных мест под гильзы, резьбовых отверстий и отверстий под толкатели
коробление поверхностей
трещины на перемычках между посадочными местами под гильзы цилиндров
и др.

Блок выбраковывают при трещинах или обломах в гнездах под вкладыши коренных подшипников, в отверстиях под втулки распределительного вала, в масляных каналах и в местах, недоступных для их устранения, а также в случаях, когда обнаружено более двух трещин в перемычках между посадочными местами под гильзы или клапанными гнездами, более четырех трещин в рубашке охлаждения или более двух трещин, выходящих на обработанные поверхности.

Трещины и пробоины устраняют с помощью сварочных процессов, наложением заплат и закреплением их винтами или сваркой, наложением заплат с применением эпоксидных композиций. В местах, не испытывающих больших нагрузок, трещины заделывают стягивающими или уплотняющими фигурными вставками.

Изношенные резьбовые отверстия восстанавливают постановкой спиральных резьбовых вставок, нарезанием резьбы ремонтного (увеличенного) размера. Шпильки с изношенной резьбой выбраковывают: При наличии обломанных болтов и шпилек место облома зачищают заподлицо с поверхностью блока. В центре облома сверлят отверстие на всю длину обломанной части болта (шпильки). Затем забивают экстрактор соответствующего номера, на него надевают соответствующую гайку и вывинчивают обломанную часть из отверстия. При необходимости прогоняют резьбу метчиком.

Посадочные места (гнезда) под вкладыши коренных подшипников восстанавливают растачиванием под вкладыши ремонтного размера с увеличенным наружным диаметром на станке РД-14.

При отсутствии вкладышей ремонтного размера гнезда коренных подшипников восстанавливают путем фрезерования плоскостей разъема крышек коренных подшипников на 0,3-0,4 мм и последующего растачивания до номинального размера при условии сохранения допустимого расстояния от оси отверстия гнезд до верхней плоскости блока цилиндров. Перед фрезерованием плоскостей разъема комплект крышек устанавливают в специальное приспособление и фрезеруют сначала опорные поверхности под гайки. Затем переставляют крышки плоскостью разъема вверх и фрезеруют их. Паз под усик вкладыша углубляют фрезой.

Разработан технологический процесс и оборудование для восстановления изношенных гнезд коренных подшипников с диаметром более 95 мм электроконтактной приваркой стальной ленты с последующим растачиванием приваренного слоя до номинального размера.

При наличии повреждений отдельных гнезд коренных подшипников их восстанавливают газовой наплавкой латунью Л-63 с применением флюса, напаивают припоем ПМЦ-54. Перед наплавкой постели вкладыша в блоке растачивают на глубину 1,0-1,5 мм и подогревают до температуры 500-600°С. Наплавленный слой латуни легко обрабатывается, но его твердость ниже твердости чугуна. Отдельные изношенные гнезда восстанавливают эпоксидными композициями без последующей обработки. Изношенные поверхности шлифуют вручную, обезжиривают и наносят приготовленный состав слоем не менее 1 мм. Затем укладывают на все гнезда специальную скалку диаметром, равным номинальному размеру отверстий под коренные подшипники. Перед укладкой скалку смазывают минеральным маслом. Гнезда, не подлежащие восстановлению, служат для центрирования скалки. Зажимают скалку крышками и отверждают эпоксидный состав, после чего крышки и скалку снимают, а наплывы состава зачищают шабером.

При несоосности опор коренных подшипников не более 0,07 мм и отсутствии других дефектов коренные вкладыши устанавливают в опоры и растачивают по антифрикционному слою под размеры имеющихся коленчатых валов. Не допускается раскомплектовывать вкладыши после расточки.

Гнезда коренных подшипников в блоках автомобильных двигателей восстанавливают железнением в проточном электролите. Применяют специальные установки, позволяющие одновременно наращивать все гнезда подшипников.

Коробление поверхности прилегания головки цилиндров, превышающее 0,15 мм, устраняют шлифованием на плоскошлифовальном станке или вертикально-сверлильном при помощи специального приспособления. В ЦРМ хозяйств допускается устранять коробление шлифованием вручную кругом диаметром 300-450 мм в зависимости от размеров блока или пришабриванием.

Изношенные гнезда под втулки распределительного вала растачивают на горизонтально-расточных станках и запрессовывают новые втулки с последующей расточкой под номинальный или ремонтный размер шеек распределительного вала. Непараллельность оси отверстий под опоры распределительного вала с осью отверстий под вкладыши коренных подшипников коленчатого вала допускается не более 0,1 мм по всей длине.

Износ нижнего посадочного пояска под гильзу цилиндров устраняют растачиванием на пояске новой уплотнительной канавки под резиновое кольцо номинального размера. Канавку формируют выше или ниже существующей. Торцовую поверхность гнезда блока цилиндров под бурт гильзы, имеющую разницу по глубине при промерах в двух взаимно перпендикулярных плоскостях более 0,05 мм, зенкеруют или протачивают. При сборке увеличение глубины выточки компенсируют постановкой металлического кольца под торец бурта гильзы.

После устранения всех неисправностей блок подвергают контролю, так как применение сварки и других способов устранения дефектов может вызвать искажение его основных геометрических параметров. Коробление поверхности прилегания головки цилиндров контролируют с помощью поверочной линейки ШП-1- 650 и набора щупов. Соосность гнезд под коренные подшипники проверяют при помощи гладких оправок, индикаторных и других приспособлений.

Биение торцов выточек под бурт гильзы цилиндров контролируют специальным индикаторным приспособлением. Непараллельность опорной поверхности выточек относительно верхней плоскости блока не должно превышать 0,03 мм.

Перпендикулярность осей посадочных поясков под гильзы цилиндров к оси отверстий под коренные подшипники проверяют приспособлениями 70-8704-1002, КИ-4862 и др.

После запрессовки гильз проверяют испытание блока на герметичность. Испытывают блоки на специальном гидравлическом стенде КИ-5372, создавая давление 0,4 МПа. Подтекание воды или запотевание указывает на неисправность блока.

Дефекты гильз цилиндров и их устранение

Гильзы цилиндров изготавливают из серого специального и легированного чугуна. Внутреннюю рабочую поверхность гильз закаливают токами высокой частоты на глубину 1,5 мм с последующим отпуском для получения твердости не ниже HRC 40-50. Ресурс двигателя в значительной мере определяется состоянием гильз цилиндров.

Основными дефектами гильз цилиндров являются следующие:

износ внутренней рабочей поверхности, риски и задиры
износ нижней опорной поверхности установочного бурта и посадочных поясков
кавитационные разрушения наружной поверхности

Наибольший износ гильз блоков наблюдается на расстоянии 20-25 мм от верхней кромки в зоне остановки верхнего компрессионного кольца в в.м.т. Интенсивнее гильзы изнашиваются в плоскости качания шатуна. Неравномерный износ гильз цилиндров по образующей объясняется различными условиями трения.

Реже наблюдаются задиры на рабочей поверхности и кавитационный износ гильзы.

Величину износа, овальность, конусообразность определяют с помощью индикаторного нутромера. При износе гильз цилиндров и увеличении зазора в сопряжении цилиндр — поршень выше допустимого значения их растачивают и хонингуют на следующий ремонтный размер, после чего комплектуют с поршнями соответствующего диаметра. Допустимый без ремонта зазор между гильзой и юбкой поршня двигателей Д-160 — 0,59 мм, для СМД-60 и СМД-62 — 0,44 мм, для остальных дизелей — 0,4 мм, для ЗИЛ- 130 и 3M3-53 — 0,2 при допускаемой конусообразности и овальности не более 0,02 мм для гильз 3M3-53 и 0,09 мм всех остальных двигателей. При овальности 0,1 симметричные гильзы рекомендуется повернуть на 90° по отношению к прежнему положению.

Ремонтный размер гильз цилиндров большинства дизелей увеличен на 0,7 мм, а для А-01М, А-41 и дизелей ЯМЗ — на 0,5 мм. Для гильз и цилиндров двигателей ЗИЛ, ГАЗ и ЗМЗ предусмотрено три ремонтных размера с межремонтным интервалом 0,5 мм. Bee цилиндры или гильзы одного блока обрабатывают под один ремонтный размер.

Растачивают цилиндры и гильзы на вертикально-расточных станках. Блок для расточки цилиндров устанавливают на стол станка, а гильзы крепятся в специальных приспособлениях.

Перед растачиванием гильзы (цилиндра) замеряют наибольший диаметр в зоне работы верхних компрессионных колец и определяют возможность ее расточки на ремонтный размер Dpp:

Dрр > Dr = Dmax + 2а + 2b
где Dr — расчетный диаметр гильзы, мм; Dmax — наибольший замеренный диаметр изношенной гильзы, мм; а — припуск на заглубление резца (0,02-0,03 мм); b — припуск на хонингование (0,02-0,05 мм).

При растачивании цилиндров блока необходимо сохранить расстояние между осями цилиндров и перпендикулярность их осей к оси коленчатого вала. Для этого необходимо совместить оси растачиваемого цилиндра (гильзы) с осью шпинделя. Совмещение осей производят предварительно с помощью оправки с шариком, вставленной в шпиндель станка. При этом конец оправки должен находиться от оси шпинделя на расстоянии, равном половине диаметра растачиваемого цилиндра. Центрирование выполняют по верхнему пояску цилиндра блока поворотом шпинделя с оправкой. Оправку предварительно устанавливают на размер Н, определяемый по формуле:

H=(d2+ D)/2
где d2 — диаметр головки шпинделя, мм; D — диаметр цилиндра в верхней, неизношенной части, мм.

Для более точной установки блока или гильзы цилиндров относительно оси шпинделя применяют приспособление с индикатором часового типа. После центрирования блок или приспособление с гильзой закрепляют на столе станка.

Цилиндры растачивают резцами с твердыми пластинками ВК2 или со вставками из эльбора-Р. Перед растачиванием резец устанавливают на размер К, вычисленный по формуле:

К = (d2 + Dpр — b)/2
где Dpp — принятый стандартный ремонтный размер.

После растачивания с целью получения требуемой шероховатости цилиндры и гильзы хонингуют абразивными или алмазными брусками, закрепленными в специальной головке, на станках ЗБ-833, ЭГ-833 и др. При хонинговании головка совершает вращательное и возвратно-поступательное движение. В качестве охлаждающей жидкости применяют смесь керосина (80—90%) и машинного масла. Ход хонинговальной головки устанавливают таким, чтобы бруски выходили за верхний и нижний края цилиндра на 0,2-0,3 их длины.

Обычно хонингование ведут в два приема: предварительное (черновое) и окончательное (чистовое). Черновое хонингование ведут брусками зеленого карборунда на керамической связке зернистостью 10-16 или брусками из синтетических алмазов марки А250/200-М1. Припуск на чистовое хонингование оставляют 0,010-0,005 мм. Чистовое хонингование закаленных гильз ведут брусками ACM 28/20-МСВ, ACM 20/14-М1, шероховатость поверхности — Ra 0,32-0,16 мкм.

На некоторых ремонтных предприятиях вместо хонингования применяют раскатку шариковыми или роликовыми раскатниками. В этом случае припуск при растачивании на раскатку оставляют в пределах 0,05-0,06 мм.

Рис. Совмещение оси цилиндра и шпинделя станка с помощью шариковой оправки.

После окончательной механической обработки овальность и конусообразность цилиндров не должна превышать 0,02 мм.

Кавитационные разрушения наружных поверхностей гильз устраняют заделкой составами на основе эпоксидных смол.

Изношенные посадочные пояса гильз восстанавливают железнением или контактной приваркой ленты с последующей механической обработкой до номинального размера.

Для восстановления наружной поверхности гильз цилиндров необходимо провести очистку наружной поверхности гильзы от накипи и возникшей коррозии. Для очистки поверхности гильзы потребуется стальная щетка и токарный станок .

Для очистки гильз цилиндров существует специальная установка ОМ-21601.

Очищающий материал для установки ОМ-21601: металлический песок, косточковая крошка, флюс.

Производительность установки ОМ-21601: 40 гильз цилиндров в час.

Рабочее давление сжатого воздуха установки для очистки гильз: 0,5- 0,56 МПа.

Устранение кавитационных разрушений гильз цилиндров эпоксидным ссоставом.

Зачистка поверхности гильзы цилиндров (до металлического блеска);
Обезжиривание поверхности гильзы цилиндров (техническим ацетоном);
Приготовление эпоксидного состава (после добавления отвердителя состав необходимо использовать за 20 мин.);
Нанесения эпоксидного состава на поверхность;
Отвердевание нанесенного слоя (при температуре 20 градусов Цельсия 3 суток).

Перед нанесением эпоксидного состава на гильзу цилиндров необходимо гильзу до температуры выше 40 градусов Цельсия. Эпоксидный состав наноситься на поверхность гильзы цилиндров специальным шпателем.

На эпоксидный состав не должно попадать вода, масло и грязь. Не допускается подтекание эпоксидного состава на посадочные пояски гильзы цилиндров во время ремонта гильз цилиндров.

Способ устранения кавитационных разрушений гильз цилиндров привариванием стальной ленты.

Существует простой метод контактной приварки стальной ленты для устранения кавитационных разрушений гильзы цилиндров.

Для приваривания стальной ленты к поверхности гильзы используют установку 011-1-07. Стальная лента вырезается из стального листа толщиной 0,3 мм. Поврежденный участок гильзы должен быть перекрыт стальной лентой на 5-10 мм. Стальная лента приваривается одной сварной точкой к поверхности гильзы, так чтобы сварная точка была не дальше чем 1-2мм от края ленты. Нижнюю часть стальной ленты приваривают симметрично верхней одной точкой сваривания. Затем приваривают края ленты.

Для сварки рекомендуется применять широкие электроды в целях не разрушения гильзы.

Диаметр электродов 150 мм, ширина верхней рабочей части — 5 мм, нижней— 12 мм.

Когда стальная лента уже приварена, начинают шлифовать пояски гильзы до номинального размера. Для шлифования поясков гильзы цилиндров используют шлифовальный станок. Аккуратно устанавливаем гильзу цилиндров на шлифовальный станок, чтобы не возникало никаких деформаций гильзы. Обратите внимание, чтобы приваренный слой не выступал за поверхность посадочного пояска.

Принимаемся за восстановление внутренней поверхности гильз цилиндров. После проведения очистки, контроля и устранения кавитационных разрушений на наружной поверхности гильзы цилиндров, восстановления посадочных поясков необходимо обработать внутреннюю поверхность гильзы цилиндров под ремонтный размер, то есть увеличить внутренний диаметр гильзы цилиндра на 0,5-0,7 мм. в зависимости от типа двигателя.

Растачивание гильз цилиндров двигателя

Растачивание гильз цилиндров проводится на алмазно-расточном станке. Станок 278, 278Н для растачивания гильз цилиндров оснащен специальным приспособлением для крепления гильзы.

Растачивание гильз цилиндров проводится, обычно за один проход.

Овальность и конусность не более 0,04-0,05 мм.
Шероховатость поверхности гильзы цилиндра не более 2,5-1,25 мкм.

Для растачивания гильзы цилиндров применяются специальные режущие инструменты – резцы из твердого сплава.

При растачивании гильз цилиндров необходимо следить за износом резца, так как при его повышенном износе параметры овальности, конусности и шероховатости будут возрастать. Наиболее оптимальное количество расточенных цилиндров одним резцом 5-7 штук.

Шлифование гильз цилиндров

Очень часто вместо растачивания внутренней поверхности гильз цилиндров проводят шлифование на шлифовальном станке.

Черновое шлифование;
Чистовое шлифование;

Вода с добавками кальцинированной соды 2%.
Мыло.

Скорость перемещения стола: 0,3. 8 м/мин.

Частота вращения шлифовального круга: 5600 об/мин.

Частота вращения детали: 160 об/мин.

Скорость шлифовального круга: 25. 35 м/с.

Скорость детали: 55. 65 м/с.

Поперечная подача круга: 0,01 . 0,03 мм.

Поперечная подача при чистовом проходе: до 0,005. . 0,015 мм.

Cкорость перемещения стола: до 0,3.. 4,5 м/мин.

Шлифование гильз цилиндров отличается высокой скоростью съема металла и обеспечивает заданную высокую точность и требуемую шероховатость обработанной поверхности гильз цилиндров. Эти параметры позволяют добиться хорошего качества хонингования и снижают расходы на абразивы.

Хонингование гильз цилиндров двигателя. После операций растачивания или шлифования внутренняя поверхность гильзы поддается хонингованию. Хонингование проводится на вертикально-хонинговальном станке 3A83.

Хонингование гильз цилиндров

Хонингование гильз цилиндров двигателя это вид абразивной обработки гильз цилиндров двигателя с применением хонинговальных головок (хонгов). С помощью хонингования можно получить отверстие с отклонением от цилиндричности до 5 мкм и шероховатостью поверхности равной Ra=0.63÷0.04.

Если восстановить гильзу цилиндра невозможно необходимо провести замену гильз КАМАЗ .

Гильзы цилиндров ДВС подвергается значительным нагрузкам в процессе работы. Жесткие условия эксплуатации гильз цилиндров приводят к появлению разнообразных дефектов, которые необходимо устранять для обеспечения работоспособности ДВС. Для каждого вида дефектов гильз существуют различные способы и устройства для их устранения, в частности для восстановления геометрии и размеров изношенной рабочей поверхности. Все эти способы и устройства для их применения имеют свои достоинства и недостатки, которые необходимо учитывать при выборе рационального способа восстановления рабочей поверхности гильз цилиндров.

Ключевые слова: гильза, цилиндр, восстановление, ремонт, рабочая поверхность гильзы, износ, осаждение, наплавка.

В процессе эксплуатации ДВС, рабочая поверхность гильз цилиндров испытывает значительные нагрузки при высоких температурах, что приводит к появлению таких дефектов как: износ рабочей поверхности, увеличение шероховатости, изменение макрогеометрии (овальность конусность седлообразность и т. д.), нагар, раковины, трещины и сколы. При дефектации рабочей поверхности гильз цилиндров ДВС определяют геометрические размеры и форму изношенной гильзы, а также шероховатость ее зеркала. Наличие трещин, сколов, раковин и т. д. приводит к отбраковке гильзы [1–3].

В основном, восстанавливают рабочую поверхность гильзы цилиндров механической обработкой под ремонтный размер, но может применяться нанесение слоя металла или изменение геометрии гильзы за счет пластического деформирования.

Механическая обработка рабочей поверхности гильз цилиндров под ремонтный размер осуществляется растачиванием, хонингованием, шлифованием или комбинацией этих обработок.

Растачивание и хонингование гильз цилиндров в основном применяется при износе внутренней поверхности до диаметра, превышающего предельное значение, при овальности и конусности на рабочем участке более допустимых размеров.

По величине износа внутренней поверхности гильзы сортируют на три группы. Первая группа гильз — с внутренним диаметром в пределах допуска на новую гильзу; вторая группа — с внутренним диаметром, превышающим номинальный не более чем на 0,2 мм, и третья группа — с внутренним диаметром, превышающим номинальный на 0,15…0,2 мм, но не более чем на 0,4 мм [1–3].

Гильзы первой группы могут быть использованы без ремонта или после хонингования внутренней поверхности до удаления неровностей и следов коррозии. Хонингование гильз производят на хонинговальных станках, например на станке ЗГ833 головками ПТ-1085А с шлифовальными брусками К36–5 СМ1-С1К и КЗЗ-М20 СМ1-С1К. В качестве охлаждающей жидкости рекомендуется применять керосин. Иногда к нему добавляют 10…20 % веретенного масла.

Также для хонингования цилиндров применяются бруски из синтетических алмазов, обеспечивающие значительное повышение производительности процесса, точности обработки, уменьшение шероховатости поверхности. Стойкость брусков из синтетических алмазов в десятки раз выше стойкости обычных брусков. Для предварительного хонингования могут быть использованы бруски АС12М1, а для окончательного АСМ40М1.

Гильзы второй группы ремонтируют хонингованием или шлифованием на внутришлифовальном станке с последующим окончательным хонингованием.

Гильзы третьей группы ремонтируют растачиванием внутренней поверхности с последующим предварительным и окончательным хонингованием до ремонтного размера. В процессе растачивания и хонингования нагрев гильзы допускается не более 50…60° С.

Растачивают гильзы на вертикально-расточных станках, на пример на алмазно-расточном станке –278Н расточными резцами с пластинками из твердого сплава ВК2 или ВКЗМ. Гильзы на станке центрируют при помощи оправки, вставленной в шпиндель станка. Шаровой конец оправки должен входить в цилиндр на глубину 3… 4 мм. При установке резца для растачивания необходимо учесть припуск на хонингование в пределах 0,06…0,12 мм на диаметр. Внутренняя рабочая поверхность расточенной гильзы может иметь овальность не более 0,04 мм, конусность не более 0,05 мм, шероховатость поверхности должна быть не ниже 6-го класса чистоты [1, 4–5].

Для того чтобы получить высокую чистоту рабочей поверхности, гильзу хонингуют. Для хонингования гильзы применяют подпружиненную хону, в которой каждый брусок прижимается к поверхности гильзы отдельной пружиной. Обработка такими хонами служит не для изменения размеров, а для придания поверхности нужной шероховатости.

При предварительном хонинговании расточенной гильзы до ремонтного размера оставляют припуск на окончательное хонингование в пределах 0,01…0,03 мм на диаметр. После предварительного хонингования на внутренней поверхности гильзы не должно быть следов износа, неровностей. Овальность не должна превышать 0,04 мм, а конусность — 0,05 мм.

После окончательного хонингования диаметр внутренней поверхности гильзы должен находиться в пределах допуска на ремонтный размер, а овальность и конусность не должны превышать 0,03 мм. Шероховатость поверхности должна быть не ниже 9-го класса чистоты.

Данный способ широко применяют при ремонте цилиндро-поршневой группы двигателей, однако при износе внутренней поверхности гильз больше последнего ремонтного размера деталь обычно выбраковывают, тем самым увеличиваются затраты на приобретение новой детали.

При небольшой величине износа растачивание можно заменить шлифованием. Внутреннюю рабочую поверхность гильзы шлифуют до выведения следов износа. Овальность рабочей поверхности гильзы в нижнем и верхнем поясах, а также конусность поверхности на длине гильзы допускается не более 0,06 мм. Разрешается наличие нетронутой шлифовальным камнем выработки от верхнего поршневого кольца. Кроме того, допускается наличие нетронутых камнем площадок на высоте не более 50 мм от нижнего края гильзы, общей площадью не более 20 см 2 .

Для шлифования гильзы применяют круг ПП-125–50–50 на керамической связке СМ1, зернистостью 12…16. После шлифования рабочей поверхности гильзы наружную поверхность подвергают пескоструйной очистке и цинкованию [1–2, 5].

Такая последовательность выполнения операций принята потому, что на некоторых гильзах в процессе шлифования не удается устранить следы износа. Эти гильзы бракуют. Следовательно, цинкование наружной поверхности гильз до шлифования рабочей поверхности нецелесообразно.

Один из недостатков восстановления гильз обработкой под ремонтный размер — резкое (на 20. 30 %) снижение их ресурса из-за уменьшения твёрдости поверхности. Для его повышения гильзы упрочняют пластическим деформированием, электромеханическим способом, плосковершинным хонингованием, закалкой ТВЧ, лазерной обработкой и т. д.

При восстановлении гильз возможно использование способа электроимпульсного нанесения покрытий. Электроимпульсное нанесение покрытий основано на импульсном разряде конденсатора через проволоку напыляемого металла. При этом происходит взрывное плавление проволоки и осаждение расплавленных мелких частиц металла на внутренней поверхности гильзы. Такой способ применяется редко ввиду невысокого качества получаемого покрытия и возникновения местного нагрева гильзы, который может привести к короблению и (или) возникновению внутренних напряжений [1, 6].

Применяется восстановление рабочей поверхности гильзы цилиндров гальваническими покрытиями. Сущность способа состоит в том, что при прохождении постоянного электрического тока через раствор солей металла в воде (электролит) в нем образуются положительно и отрицательно заряженные ионы [1–2, 5]. Положительно заряженные ионы перемещаются к отрицательному электроду-катоду, которым является металлическая деталь, и осаждаются на ее поверхности, прочно с ней сцепляясь. Отрицательно заряженные ионы перемещаются к положительному электроду-аноду и выделяются на нем. В качестве электролитов, как правило, применяются водные растворы солей, кислот и щелочей.

Осажденные при электролизе металлы отличаются по своим свойствам от литых металлов тем, что кристаллическая решетка их искажена вследствие различных условий кристаллизации. Недостатком восстановления гильз электролитическими покрытиями является небольшая толщина наносимого покрытия, большая продолжительность нанесения покрытия, неравномерность наносимого слоя и недостаточная прочность сцепления покрытия с основой (рабочей поверхностью).

Для устранения этих недостатков применяют гальваномеханическое осаждение покрытий. Отличительной его особенностью является то, что в процессе электролиза покрываемая поверхность подвергается механическому активированию (царапанию) абразивными или алмазными инструментами в виде лент или брусков, которые перемещаются в межэлектродном пространстве [7]. Механическое активирование способствует снижению перенапряжения разряда осаждаемого металла за счет уменьшения концентрационных ограничений, интенсивного удаления с поверхности катода пассивирующей плёнки, гидроокисей и газообразного водорода. Все это позволяет значительно увеличивать рабочие плотности тока при нанесении хрома, никеля, кобальта, меди и существенно повышать скорость их осаждения. Недостатком данного способа является сложность приобретения необходимого оборудования, сравнительно высокая стоимость материалов, используемых при восстановлении.

Кроме перечисленных способов восстановления применяют способ пластического деформирования [1–3]. Способ заключается в нагреве наружной поверхности гильзы в индукторе в течение нескольких секунд до температуры 700…7500С и последующем быстром охлаждении в масле. При этом рабочая часть гильзы сокращается на величину до 0,1 мм, что позволяет дальнейшей механической обработкой восстановить требуемый размер. Нагрев и охлаждение детали ведут в процессе перемещения детали, относительно источников со скоростью не более 3…4 мм/с.

Таким образом, существующие технологии позволяют восстанавливать изношенную рабочую поверхность гильз цилиндров ДВС, однако при выборе способа восстановления работоспособности гильзы необходимо учитывать следующее:

1. Величину износа.

2. Вид износа, его форма и характер повреждений.

3. Первичное состояние гильзы (новая или ремонтная).

4. Тип и материал гильзы.

5. Наличие дефектов других поверхностей гильзы.

6. Стоимость работ по восстановлению.

7. Производительность восстановления и годовую программу ремонта.

На сегодняшний день наибольшее распространение получил способ механической обработки под ремонтный размер, ввиду его простоты, доступности оборудования и стабильности.

1. Воловик, Е. Л. Справочник по восстановлению деталей [Текст] / Е. Л. Воловик. — М: Колос, 1991 г.

2. Одинцов, Л. Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием [Текст] / Л. Г. Одинцов. — М: Машиностроение, 1997 г.

4. Китаев, Ю. А. Восстановление деталей с последующей ФАБО [Текст] / Ю. А. Китаев, И. А. Спицын, А. Ю. Китаев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1995. — № 1 — С.25.

5. Молодык, К. В. Восстановление деталей машин [Текст] / К. В. Молодык, А. С. Зенкин. — М.: Машиностроение, 1993 г.

7. Захаров, Ю. А. Преимущества гальваномеханического осаждения металлов при восстановлении деталей мобильных машин [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. В. Ремизов, Г. А. Мусатов // Молодой ученый. — 2015. — № 1. — С. 66–68.

Основные термины (генерируются автоматически): ремонтный размер, рабочая поверхность гильз цилиндров, внутренняя поверхность гильзы, гильза, рабочая поверхность, внутренний диаметр, внутренняя поверхность, механическая обработка, окончательное хонингование, пластическое деформирование.

Способы восстановления гильз цилиндров

Для очистки гильз цилиндров существует специальная установка ОМ-21601.

Очищающий материал для установки ОМ-21601: металлический песок, косточковая крошка, флюс.

Производительность установки ОМ-21601: 40 гильз цилиндров в час.

Рабочее давление сжатого воздуха установки для очистки гильз: 0,5- 0,56 МПа.

Устранение кавитационных разрушений гильз цилиндров эпоксидным ссоставом.

Кавитационные разрушения гильз цилиндров устраняют покрытиями созданными на основе эпоксидных смол и состоит устраняются в такой последовательности:

Зачистка поверхности гильзы цилиндров (до металлического блеска);
Обезжиривание поверхности гильзы цилиндров (техническим ацетоном);
Приготовление эпоксидного состава (после добавления отвердителя состав необходимо использовать за 20 мин.);
Нанесения эпоксидного состава на поверхность;
Отвердевание нанесенного слоя (при температуре 20 градусов Цельсия 3 суток).

Способ устранения кавитационных разрушений гильз цилиндров привариванием стальной ленты.

Для сварки рекомендуется применять широкие электроды в целях не разрушения гильзы.

Диаметр электродов 150 мм, ширина верхней рабочей части — 5 мм, нижней— 12 мм.

Растачивание гильз цилиндров двигателя

Растачивание гильз цилиндров проводится, обычно за один проход.

Режим растачивания гильзы цилиндровна алмазно-расточном станке:

Рекомендуемый режим растачивания гильз цилиндров обеспечивает минимальную конусность, овальность и шероховатость.

Овальность и конусность не более 0,04-0,05 мм.
Шероховатость поверхности гильзы цилиндра не более 2,5-1,25 мкм.

Для растачивания гильзы цилиндров применяются специальные режущие инструменты – резцы из твердого сплава.

Шлифование гильз цилиндров

Шлифуют гильзы цилиндров при помощи плоских абразивных кругов с зернистостью 40 средне мягкой твердости изготовленных из белого электрокорунда. Шлифование гильз проводится за два прохода:

Охлаждающая жидкость:

Вода с добавками кальцинированной соды 2%.
Мыло.

Скорость перемещения стола: 0,3. 8 м/мин.

Частота вращения шлифовального круга: 5600 об/мин.

Частота вращения детали: 160 об/мин.

Скорость шлифовального круга: 25. 35 м/с.

Скорость детали: 55. 65 м/с.

Поперечная подача круга: 0,01 . 0,03 мм.

Поперечная подача при чистовом проходе: до 0,005. . 0,015 мм.

Cкорость перемещения стола: до 0,3.. 4,5 м/мин.

Хонингование гильз цилиндров

Если восстановить гильзу цилиндра невозможно необходимо провести замену гильз КАМАЗ .

Восстановление гильз цилиндров гальваноконтактным осаждением композитных покрытий

Традиционное гальваническое восстановление деталей хромированием и железнением не соответствует современным требованиям ремонтного производства. В этой связи все более широкое развитие и применение получают модернизированные способы восстановления деталей гальваническими покрытиями (рис. 31).

Способы восстановления деталей гальваномеханическим осаждением (ГМО) заключаются в совмещении процесса гальванического осаждения металлла с его одновременным послойным упругопластическим деформированием .

В сравнении с традиционными хромированием и железнением способы имеют значительные преимущества по производительности процесса и качеству осаждаемых покрытий. Однако требуется предварительная механическая обработка восстанавливаемой поверхности для устранения пространственных дефектов формы поверхности. Это обусловлено тем, что осаждаемое покрытие, наносимое по методу ГМО, в точности повторит пространственные отклонения формы восстанавливаемой поверхности.

Рис. 31. Классификация способов нанесения гальванических покрытий

Вышеуказанных недостатков лишены способы восстановления гальваноконтактным осаждением (ГКО). В ГКО совмещены процессы гальванического нанесения покрытия и его одновременной механической обработки. В качестве инструмента используют различные материалы, обеспечивающие контролируемый управляемый массовый перенос вещества инструмента на катод в зависимости от степени его износа. Это Доктором технических наук, профессором Жачкиным С. Ю. и его учениками (Воронежский ГТУ) разработан способ получения ГКО композитных покрытий на внутренних поверхностях цилиндрических деталей . Способ позволяет восстанавливать участки поверхности с различной скоростью осаждения покрытия, что позволяет не только компенсировать износ, но и восстанавливать требуемую геометрию поверхности детали без механической обработки. Регулируемое внедрение инструментального материала в покрытие (например, частиц карбида титана) позволяет значительно повысить его микротвердость и износостойкость по сравнению с покрытиями, полученными по традиционным технологиям. В качестве инструментального материала применяются бруски, спеченные из карбидов металлов.

Для реализации способа ГКО разработаны установка ГКО и обрабатывающий инструмент – электрод-инструмент (патент РФ № 100520), отличающийся тем, что прижимная поверхность выполнена в виде сегментов, имеющих возможность свободного перемещения относительно базовой оси.

Установка ГКО позволяет восстанавливать детали вневанным способом, обеспечивает равномерность распределения частиц наполнителя по объему композитной матрицы и цилиндричность восстановленного отверстия по высоте детали, благодаря равномерному обновлению электролита в межэлектродном пространстве.

На рис. 32. показана электролитическая ячейка установки ГКО для нанесения покрытий на внутреннюю поверхность цилиндров . Устройство включает корпус в виде системы металлических трубок 1, соединенных с опорным 2 и центрирующим 3 дисками. В трубках выполнены отверстия 4 для подвода электролита. Отверстия в горизонтальных плоскостях расположены наклонно к радиальным направлениям под углом 15…40 о , а по высоте трубок отверстия выполнены с шагом, уменьшающимся кверху на 1,0… 2,0 мм.

Рис. 32. Электролитическая ячейка для нанесения композитных покрытий на внутреннюю поверхность цилиндров

Вертикальное отклонение от равномерного шага и угловое отклонение каналов для истечения электролита рассчитывают отдельно для каждой конкретной детали.

Опорный диск 2 соединен с распределителем электролита 6, в который вмонтирован подводящий штуцер 5.

На центрирующий диск 3 посредством трех шпилек 11 монтируется крышка 9, в которой установлен сливной штуцер 8. Деталь 7 устанавливают в специально подготовленные пазы в распределителе электролита 6 и крышке 9 через уплотнители 10. К детали подведены инструментальные гребенки 13 с брусками из специального композитного материала 12.

Устройство работает следующим образом. Электролит от насосной установки через подводящий штуцер 5, распределитель электролита 6, выполненный в виде замкнутой кольцевой полости, и далее по трубкам 1 через отверстия 4 в них подается к поверхности обрабатываемой детали 7. Отвод электролита из зоны электролиза осуществляется через щели между трубками 1 во внутреннюю полость, образованную ими, и далее через сливной штуцер 8. Герметичность электролитической ячейки обеспечивается плотным прижатием крышки 9 через уплотнения 10 посредством трех шпилек 11.

Уменьшение расстояния между отверстиями позволяет компенсировать различную скорость истечения струй электролита из нижних отверстий (большая скорость) и верхних отверстий (меньшая скорость), а изменение углов истечения позволяет улучшить циркуляцию в межэлектродном пространстве. Экспериментально установлено, что для деталей высотой до 50 мм оптимальной величиной снижения расстояний между отверстиями является 1,0 мм, а для деталей высотой 600 мм – 2,0 мм. Применение данного устройства позволяет добиваться равномерного обновления электролита и получения равномерных осадков металла по высоте детали.

Процесс ведется при переменном давлении электрода-инструмента на обрабатываемую поверхность, которое зависит от ее износа и обеспечивает в конечном итоге необходимую геометрию восстанавливаемого отверстия.

1. Технология восстановления гильз гидроцилиндров гальваноконтактным осаждением композитных покрытий на основе хрома

Традиционные технологии нанесения хромового покрытия не обеспечивают гарантированного получения беспористого покрытия, что приводит к нарушению герметичности и является основной причиной отказа гидравлических и пневматических цилиндров автотракторной техники.

Нарушение герметичности гидравлических и пневматических цилиндров обусловлено рядом причин. В осажденном покрытии формируется развитая сетка пор и трещин, являющихся результатом наличия высоких растягивающих остаточных напряжений, которые превышают предел прочности хрома. Второй причиной нарушения герметичности по слою хрома является само хромовое покрытие, которое формируется с микроканалами и трещинами. Третьей причиной является механическая обработка хромовых покрытий, после которой в поверхностном слое детали образуются микротрещины.

Доктором технических наук, профессором Жачкиным С. Ю. и кандидатом технических наук Цысоренко П. В. (Воронежский ГТУ) разработан способ получения ГКО композитных покрытий на основе хрома на внутренних поверхностях гидравлических и пневматических цилиндров . Процесс ведется при переменном давлении инструмента на обрабатываемую поверхность, которое зависит от ее износа и обеспечивает в конечном итоге необходимую геометрию восстанавливаемого отверстия.

Схема обработки показана на рис. 33. Деталь 1, закрепленная на шпинделе установки, совершает вращательные движения вокруг своей оси, а инструмент 2, с расчетным усилием воздействуя на осаждаемое гальваническим способом покрытие, совершает возвратно-поступательные движения вдоль оси вращения детали .

Исследованиями установлено, что основные свойства покрытий определяет именно усилие воздействия инструмента на поверхность детали, подвергаемую восстановлению.

Рис. 33. Схема способа ГКО

Получена зависимость конечного давления инструмента на поверхность, подвергаемую осаждению, позволяющая получать качественные толстые покрытия (в частности хромовые) с заданными физико-механическими свойствами

где Т – толщина покрытия, мкм; Т – элементарная толщина слоя покрытия, которая не требует дополнительной регулировки давления инструмента, мкм; η – толщина слоя покрытия, осаждаемого за одну минуту, мкм; S_k – площадь контакта инструмента с деталью, дм 2 ; h – толщина слоя, осаждаемого за один оборот детали, мкм; a – длина инструмента, мм.

Разработана модель формообразования толстослойных композитных покрытий на основе хрома с остаточными напряжениями сжатия, исключающими образование пор и микротрещин. Определен рациональный режим обработки: плотность тока 17 – 19 кА/м 2 , температура рабочей среды 55 – 58 °С, давление инструмента 2 – 3 МПа. Скорость осаждения покрытия составляет 1,5 мкм/мин, что более чем в 4 раза превышает стандартную скорость осаждения хрома. Покрытия осаждают в стандартном электролите хромирования, содержащем 200 – 250 г/л CrO₃ и 2,0 – 2,5 г/л H₂SO₄.

По результатам исследований разработана номограмма, показанная на рис. 34., позволяющая в производственных условиях без вычислений выбрать рациональные режимы осаждения.

Рис. 34. Номограмма для определения микротвердости покрытий при i = 18 кА/м 2

Композитные покрытия на основе хрома, благодаря включениям микрочастиц карбида титана в матрице, имеют микротвердость на 20% выше, а скорость изнашивания до 1,25 раза ниже чем у покрытий, полученных традиционным хромированием.

Проведены испытания герметичности покрытий на серийных гидравлических гильзах одинакового типоразмера, восстановленных по традиционной технологии (серия 1) и по технологии ГКО (серия 2). Результаты испытаний представлены в табл. 3.