Способ восстановления чугунных распределительных валов

(54) (57) СПОСОБ ВОССТ НЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ чающий наплавку сталь термическую обработку пряжений, правкУ, Упр ческую обработку, шли л и ч а ю щ и й с я целью снижения трудое и расхода присадочног плавке подвергают лок о ийСО и С - базовый и ремонтный размеры кулачка, с перекрытием зоны износа на величину не более ширины наплавляемого валика, термическую обработку для снятия напряжений проводятпутем нагрева вала до 600 + 10 С,выдержки 3-3,5 ч и охлаждения с печьюдо 400 + 20 С, далее - на воздухе,шлифование кулачков проводят послеправки, упрочняющую термическую обработку осуществляют путем азотирования всего вала, после чего проводятдополнительную правку. е напылени пределения ВАЗ, - Автоь, 1983, У 7 азора механизм елей авт ная промь двига мобил с. 11 мобилеи шеннос ат с.Нално изованное матичесаратов: ьство СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ У СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Волжское объединениводству легковых автомоб 2. Погорелый И,П. и др. тракторов.-М.: Сельхозлитер 1960, 154-155,3. ивкин В.А. Централ восста вление деталей авт кой наплавкой и сваркой. - Приволжское книжное издате 1965, с. 103-107. АНОВЛЕНИЯ ЧУГУНВАЛОВ, вклюньм электродом, для снятия наочняющую термифование, о ттем, что, сИзобретение относится к ремонтумашин и может быть использовано привосстановлении иэношеннык чугунныкраспределительных валов двигателейвнутреннего сгорания.Известен способ восстановлениячугунных распределительных валов двигателей автомобилей ВАЗ путем нанесения присадочного материала мето дом гаэотермического напыления изношенных поверхностей, при котором кулачки изношенного распредвала протачивают по диаметру 34,5 мм, затем при помощи специальных горелок и по рошкового самофлюсующегося сплава напыляют с непрерывным оплавлением на кулачки слой толщиной 2,5-3,0 мм. Так же напыляются вторая и четвертая опорные шейки, но толщина слоя здесь 2 О меньше (0,3-0,4 мм). На восемь кулачкой и две шейки расходуется 120-150 г порошкового сплава и требуется 10- -15 мин. После остывания до комнатной температуры напыленные валы пра вят по центральной шейке на рихтовочном устройстве. Заключительная операция - шлифование напыленных кулачков и опорных шеек на копировальношлифовальных станках 1. ЗОНедостатком этого способа является большой расход присадочного материала, его высокая стоимость. Кроме того, напыление опорных шеек, их предварительная подготовка и последующая шлифовка увеличивают трудоемкость восстановления вследствие плохой обрабатываемости порошковых сплавов, требует дополнительных кругло- шлифовальных станков. В случае и,но О са первой, третьей и пятой шеек не предусмотрено восстановление их до номинального размера.Известен способ восстановления изношенных поверхностей распредели тельных стальных валов, при котором изношенный профиль кулачка наплавляют стальным электродом с последующей закалкой и шлифованием. Перед наплавкой все кулачки подвергают обдирке, а потом наплавляют. После закалки распределительные валы имеют деформацию, Для ее устранения, а также для восстановления опорныхшеек пРоводят шлифовку шеек в Ремонт ный размер, которьп требует изготовления дополнительных деталей узла 21.Недостатком этого метода является высокая трудоемкость, повышеньп расход присадочного материала и необходимость в изготовлении дополнительных деталей.Известен способ восстановленияизношенных деталей наплавкой стальным электродом, при котором общаясхема технологического процесса состоит из подготовительной операции1контроля - сортировки, предварительной обработки, наплавочных и сварочных операций, первой термическойоперации, механических операций (обдирка, правка), термической упрочняющей обработки (закалка токами высокой частоты), отделочнык операций(шлифование), доводочных операций.Наплавка ведется по всему контуру изношенной поверхности и наплавляются все поверхности с любым износом. Если износ незначителен, проводят предварительную обработку поверхности для снятия металла, чтобыобеспечить необходимую глубину наплавляемого металла. В качестве упрочняющей термообработки принята закалка токами высокой частоты. Для обеспечения необходимых прочностныхсвойств наплавляемого металла приме"няют стальной легированный электрод.Недостатками этого способа являются большие расход и стоимость напла",вочного материала, высокая трудоемкость механической обработки, низкаяизносостойкость поверхности,Цель изобретения - снижение трудоемкости процесса и расхода присадочного материала. Поставленная цель достигается тем, что при восстановлении чугунных рас" пределительных валов путем наплавки стальным электродом, термической обработки для снятия напряжений, правки, упрочняющей термической обработки, шлифования наплавке подвергают локальные участки ку 1 ачка с износом более С 6- Сргде С и С - базовый и6 Рремонтный размеры кулачка, с перекрытием зоны износа на величину не более ширины наплавляемого валика, термическую обработку для снятия напряжений проводят путем нагрева вала до 600 + 10 С, выдержки 3-3,5 ч и охлаждения с печью до 400 + 20 С и далее на воздухе, шлифование кулачков проводят после правки, упрочняющую термическую обработку осуществляют45 путем азотирования всего вала, после чего проводят дополнительную правку.Способ осуществляется следующим образом.Подлежащие восстановлению чугунные распределительные валы подвергают очистке, Так как опорные шейки являются установочными базами при экспуатации а механическая обработка расУ 41 О пределительных валов производится в центрах, исправление центровых отверстий производится относительно крайних опорных шеек с погрешностью, не превышающей половины допуска на ради альное биение шеек, На участки кулачков с износом, превышающим Сб - Српроизводят наплавку сталь 2ным .электродом диаметром 0,6-0,8 мм в среде сварочного углекислого газа при силе тока 50-90 А и напряжении 18-19 В. Локализация зоны наплавки только на изношенном участке кулачка обеспечивает минимальный расход присадочного материала в минимальное тепловложение, что необходимо для сохранения пластичности чугунного распредвала.Для снятия внутренних напряжений, внесенных термообработкой при первичном изготовлении распредвалов, усталостных напряжений при эксплуатации и напряжений при наплавке кулачков проводят высокий отпуск в защитнойс 35 среде экзогаза при т 600 + 10 С в течение 3-3,5 ч, охлаждение с печью до т 400 + 20 С и последующее охлаждение на воздухе. Такой режим необходим, чтобы исключить трещинообразование в зоне стыла стальной и чугунной поверхностей кулачка и для сохранения пластичности чугунного распределительного вала, в результате чего технологические потери при правке резко сокращаются. При выдержке в печи меньше 3 ч пластичность распредвала недостаточна, и они ломаются при правке. При увеличении выдержки сверх 3,5 ч пластичность распредвала увеличивается, но появляются трудности в обеспечении точности правки до 0,03 мм, которая заложена в технологическом процессе. Для устранения деформации проводят правку55 на плавильном прессе.Для придания кулачкам исходного профиля на ремонтном размере, определенном конструкцией узла при условии сохранения мощностных характеристик двигателя и не требующих изготовления дополнительных деталей узла,проводят шлифовку всех кулачков накопировально-шлифовальных станках.Для придания чугунным и стальным псверхностям кулачков идентичных свойствпо иэносостойкости проводят азотирование в смеси аммиака 50 и экзогаза 50 при 575+5 С с охлаждениемв 0,3-0,5%-ном водном растворе полиакриламида, При этом на поверхностиобразуется карбонитридный слой, толщину которого можно регулироватьрежимами термообработки, которьпопределяет износостойкость поверхности кулачка в процессе эксплуатации.Свойство азотирования увеличиватьразмеры позволяет восстановить опорные шейки до номинальных размеровС целью устранения деформаций, полученных при термообработке, проводятправку распредвала,На фиг, 1 приведена схема наплавленного кулачка; на фиг. 2 - схемаперешлифованного кулачка.Наплавленньп кулачок содержит наплавленный валик 1, профиль 2 кулачка после эксплуатации, профиль 3 восстановленного кулачка, ширину 4 наплавляемого валика,Перешпифованный кулачок содержитбазовый профиль 5 кулачка, профиль 6кулачка после эксплуатации, профиль7 восстановленного кулачка, базовыйразмер С , ремонтный размер СП р и м е р. Производят восстановление распределительного вала автомобиля ВАЗ из высокопрочного чугуна.Распредвал имеет пять кулачков сизносом более 0,5 мм и три кулачкас меньшим износом. Каждая шейка распредвала имеет равномерный износ подиаметру с величиной, не превьшающей10 мкм, Проводят восстановление центров на токарном станке. После наплавки пяти кулачков стальным электродомдиаметром 0,8 мм в среде сварочногоуглекислого газа при силе тока 65 А,напряжении 18 В, скорости подачиэлектрода 55 мм/с на полуавтоматической установке проводят нагрев до600 ОС в модернизированной шахтнойпечи в среде экзогаэа, выдержку втечение 3 ч, охлаждение с печью до400 С и последующее охлаждение навоздухе. Для устранения деформацийпроизводят предварительную правку1371983 на прессе, После чернового шлифования всех восьми кулачков в размер по участку с постоянным радиусом 29,5 мм на копировально-шлифовальном полуавтомате производят чистовое шлифование всех восьми кулачков в ремонтный размер 29 мм. Производят изотирование в модернизированной шахтной печи при 575 С в смеси аммиака 507, и экзогаза 507. в течение 5 ч с последующим охлаждением в 0,3- -0,57,-ном водном растворе полиакрилающа. Производится окончательная правка распредвала с точностью до 0,04 мм.Применение предлагаемого способа восстановления распределительного вала позволит значительно снизить расход присадочного материала, применить дешевый низкоуглеродистый малолегированный электрод, снизить объем наплавочных работ и последующей механической обработки.В известном способе деформации после наплавки устраняют путем наплавки и шлифовки опорных шеек или только перешлифовкой шеек в ремонтный размер В обоих случаях это резко увеличивает трудоемкость восстановления, так как операция шлифовки шеек на одну деталь требует 8 мин, а наплавка шеек 20 мин, Кроме того, для шлифовки шеек требуется дополнительное дорогостоящее оборудование,Анализом износа распредвалов автомобилей ВАЗ установлено, что функция распределения кулачков с износом менее 0,5 мм (для рлспредвала Р ЭС, - Срэто величины) составляет242,148 Х, Это значит, что наплавляются только 57,8 Е кулачков, кроме того, по известному способу наплавка производится вкруговую по кулачку или по всей рабочей зоне кулачка в районе 180 профиля. В предлагаемом способе зона наплавки ограничена зоной 10 15 20 25 30 35 40 45 из носа более О, 5 мм. Эта зона чащевсего не превышает 307 рабочего профиля кулачка, Это обеспечивает рез,кое снижение расхода присадочногоматериала и одновременно эа счет малых тепловложений при наплавке сохранение пластичности для правки ипредупреждает трещинообразование взоне стыка стали и чугуна,На наплавку кулачков по известному способу расходуется до 150 г стали, а в предлагаемом способе 35 г.Трудоемкость наплавки кулачков поизвестному способу составляет 20-25 мин, в предлагаемом способе3-7 мин. В известном способе для ответственных поверхностей деталей применяется легированная стальная проволока, а в предлагаемом способе -низкоуглеродистая малолегированнаяпроволока.Так как на одном кулачке в рабочей зоне имеются и чугунная и стальная поверхности, применить в качестве упрочняющей термообработки закалку токами высокой частоты нельзя,так как не обеспечивается равнопрочность свойств по износостойкости.В предлагаемом способе применяетсяазотирование, при помощи которогоодновременно с упрочнением поверхности происходит восстановление опорных шеек до номинальных размеров.Анализом износа шеек распредвалаустановлено, что износ шеек носитравномерный характер, так как распредвал иэ чугуна работает в алюминиевом корпусе в воздушномасляной подушке с гарантированным зазором, Величина износа шеек в 993-тах непревышает 0,03 мм, поэтому нет необходимости производить наплавку шееки их шлифовку.Распределительные валы, восстановленные по предлагаемому способу, поточности, качеству и износостойкостине уступают серийным.1371983 оставитель И.Липгартехред М.Ходанич Ко р М.Поко дактор И,Горная аказ 458 24 13035, М водственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проект раж 544осударственноам рзобретенива, Ж, Рауш Подписноеомитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5