Результат интеллектуальной деятельности: Способ финишной обработки внутренней поверхности стальной гильзы двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относиться к технологии машиностроительного производства, а именно к финишной обработке внутренних поверхностей стальных азотированных гильз двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ финишной обработки внутренних поверхностей гильз тракторных и комбайновых дизельных двигателей из чугуна с твердостью от 229 до 69 НВ в ремонтном производстве, включающий однократное хонингование с достижением шероховатости поверхности Ra не более 2,5 мкм и пневмовибродинамическую обработку внутренней поверхности гильзы с получением шероховатости Ra не более 0,5 мкм [1].

Данный способ позволяет увеличить износостойкость гильз за счет упрочнения внутренней поверхности гильзы шарами, смятия и сглаживания микронеровностей, но такая технология непригодна для обработки стальных азотированных гильз с высокой твердостью поверхностного слоя (до 60 HRC).

Известна также технология обработки внутренней поверхности стальных гильз ДВС, включающая закалку, получистовую обработку, азотирование и чистовую обработку зеркала шлифованием или хонингованием [2].

Азотирование внутренней поверхности гильз позволяет увеличить ее износостойкость, при этом азотированный слой сохраняет свою твердость при нагреве до высоких температур.

Недостатками упомянутого способа является получение небольшого по глубине упрочненного азотированного слоя (от 0,1 до 0,4 мм), который после чистовой обработки хонингованием уменьшается. При этом процесс хонингования для снижения шероховатости внутренней поверхности гильзы до Ra не более 0,2 мкм является трудоемким и длительным, требует больших затрат электроэнергии, а внедрение абразивных частиц в хонингуемую поверхность снижает износостойкость гильз.

Задачей изобретения является создание способа обработки, позволяющего снизить трудоемкость финишной обработки зеркала стальной гильзы после азотирования и повысить износостойкость за счет упрочнения внутренней поверхности гильзы стальными шарами, сохранения глубины азотированного слоя и улучшения качественных характеристик внутренней поверхности гильзы. Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение трудоемкости изготовления гильз и повышение их износостойкости.

Поставленная задача решается способом финишной обработки внутренней поверхности стальной гильзы двигателя внутреннего сгорания, включающим пневмовибродинамическую обработку внутренней поверхности гильзы, в котором согласно изобретению перед пневмовибродинамической обработкой внутренней поверхности гильзы производят ее азотирование с твердостью поверхностного слоя до 60 HRC и последующее хонингование с достижением шероховатости внутренней поверхности гильзы Ra не более 0,5 мкм, а пневмовибродинамическую обработку осуществляют с получением на внутренней поверхности гильзы шероховатости Ra не более 0,2 мкм путем подачи пневматического шарикового накатника центробежного действия S_мин, к которому посредством пневмосистемы подведен воздух, при этом подача пневматического шарикового накатника S_мин не более 250 мм/мин, а давление воздуха в пневмосистеме Р не более 0,6 МПа.

Использование вышеописанного способа для обработки внутренних поверхностей опытной партии заготовок стальных азотированных гильз двигателей внутреннего сгорания показало, что рабочая поверхность гильз после пневмовибродинамической обработки имеет шероховатость Ra от 0,2 до 0,1 мкм, с канавок хонинговальной сетки устраняются острые кромки и заусенцы, что влияет на быструю и качественную приработку деталей цилиндропоршневой группы, уменьшает их последующий износ. Благодаря использованию упрочняющей пневмовибродинамической обработки взамен чистового хонингования сохраняется толщина азотированного слоя, снижаются время, трудоемкость обработки и затраты электроэнергии.

Пример. Финишная пневмовибродинамическая обработка внутренней поверхности втулки цилиндра 20-01-50-1.

Материал гильзы - сталь 38Х2МЮА. Номинальный внутренний диаметр после хонингования - 150 мм, длина гильзы - 324,5±0,5 мм. Шероховатость азотированной поверхности гильзы после хонингования Ra от 0,5 до 0,4 мкм.

Применяемое технологическое оснащение - станок отделочно-расточной вертикальный мод. 2733П. Приспособление специальное с вертикальным расположением продольной оси гильзы. Базирование гильзы происходит по внутреннему диаметру, для центрирования продольной оси заготовки с осью инструмента и шпинделя станка в конструкции инструмента предусмотрена муфта со сферическим самоустанавливающимся подшипником.

Применяемый инструмент: пневматический шариковый накатник центробежного действия, укомплектованный стальными шарами с двумя рядами, каждый из которых имеет разнонаправленное вращение под действием струй сжатого воздуха. Между диаметром внутренней поверхности гильзы и наружным диаметром инструмента имеется зазор.

Режимы процесса финишной пневмовибродинамической обработки:

Минутная подача инструмента, S_мин от 60 до 150 мм/мин;

Давление в пневмосистеме подводимого к инструменту сжатого воздуха, Р от 0,5 до 0,6 МПа;

Количество ходов инструмента, i=1.

В результате обработки по предлагаемому способу после пневмовибродинамической обработки гильз на различных режимах достигается шероховатость внутренней поверхности гильзы Ra от 0,2 до 0,1 мкм. Время на операции пневмовибродинамической обработки составило от 2,5 до 5 минут. Анализ полученных результатов показал, что предлагаемый способ обработки стальных азотированных гильз двигателей внутреннего сгорания позволяет в 3-5 раз сократить время обработки на финишной операции, в сравнении с ранее применяемым чистовым хонингованием. При этом внутренняя поверхность гильзы после упрочняющей пневмовибродинамической обработки не имеет острых кромок, глубина азотированного слоя больше, чем после операции чистового хонингования, что влияет на уменьшение износа внутренней поверхности гильз, увеличивая ресурс их работы.

Источники информации

1. Пат. 2507054 Рос. Федерация: МПК В24В 39/02, В23Р 9/00. Способ финишной обработки внутренних поверхностей гильз тракторных и комбайновых дизельных двигателей / Минаков А.П., Ильюшина Е.В., Лустенков М.Е., Цумарева Н.А.; заявитель и патентообладатель ГУВПО «Белорусско-Российский университет». - №2012116180/02; Заявл. 20.04.2012; Опубл. 20.02.2014, Бюл. №5. - 3 с.

2. Карунин, А.Л. Технология двигателестроения: учебник / А.Л. Карунин, О.А. Дащенко, В.И. Гладков и др. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2006, - 608 с, с. 485.