Андрєєв Вячеслав Іванович. Підвищення ресурсу автотракторних гільз циліндрів регулюванням швидкості охолодження чавуну при відцентровому литті

Краткое описание

Андрєєв Вячеслав Іванович. Підвищення ресурсу автотракторних гільз циліндрів регулюванням швидкості охолодження чавуну при відцентровому литті : Дис... канд. наук: 05.16.04 2008

Андрєєв В.І.Підвищення ресурсу автотракторних гільз циліндрів регулюванням швидкості охолодження чавуну при відцентровому литті. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.04 Ливарне виробництво. ФТІМС НАН України, Київ, 2007.
Дисертація присвячена проблемі підвищення ресурсу гільз циліндрів автотракторних двигунів шляхом створення дрібнодисперсної перлітної металевої основи чавуну на стадії лиття гільз.
Для впливу на процес кристалізації в евтектичному інтервалі температур та усунення поверхневого і торцевого вибілювання вперше запропоновано використовувати композиційний матеріал на основі спресованих порошків губчастого титану з певною пористістю і хімічним складом як облицювання ливарної форми і торцевих кришок.
Для підвищення зносостійкості гільзи запатентовані режими подачі холодоагенту на внутрішню поверхню відцентрової заготовки в евтектоїдному інтервалі температур для подрібнення перлітної складової металевої матриці чавуну. Найшвидше охолоджується зона максимального зносу циліндра.
Технологія дозволяє збільшити ресурс гільз на 40...50%, а поршневих кілець на 30...50% без істотних витрат.

Теоретично обґрунтовано, що для отримання зносостійкої дрібнопластинчастої перлітної структури чавуну гільзи циліндра двигуна необхідно проведення диференційованого в часі й у просторі, постійно керованого теплового впливу на відцентровий виливок, а саме сповільнена кристалізація та охолодження в евтектичному інтервалі температур 1180...1120 С і прискорене охолодження в евтектоїдному інтервалі температур 750...700 С.
На основі концепції калориметричної температури та методу еквівалентного виливка виконано математичний опис процесу кристалізації й охолодження порожнинного циліндричного виливка.
Для сповільнення швидкості кристалізації та охолодження виливка в евтектичному інтервалі температур запропоновано як облицювання постійної комбінованої ливарної виливниці використовувати композиційний матеріал на основі спресованих порошків губчастого титану. Облицювання містить двошарову футерівку з теплоізолюючої речовини. Перший шар, що прилягає до корпуса виливниці, виконано з губчастого титану, граничним параметром пористості якого на підставі математичних розрахунків процесу кристалізації виливка прийнято 20% (+3%). Композиційний склад першого шару облицювання (мас. %): 80% титановий порошок фракції 500...+630 мкм, 10% порошок титану фракції 180 мкм і 10% рівномірно розподіленого чорного ливарного графіту (2...4 мкм). Другий шар, що контактує з рідким металом, виконано напиленням карбіду титану товщиною 0,2...2 мм. Розроблено композиційний склад матеріалу і конструкцію торцевих кришок відцентрових виливниць для лиття середньорозмірних гільз циліндрів, які повністю усувають торцеве відбілювання чавуну виливків.
Для прискорення охолодження в евтектоїдному інтервалі температур розроблено температурно-часові та просторові режими подачі холодоагенту на внутрішню поверхню заготовки. А саме при зниженні температури виливка до 950...900 С штучне охолодження до 800...750 С потрібно проводити зі швидкістю 1...5 С/с продуванням виливка стислим повітрям. У проміжку 750400 С, включаючи евтектоїдний інтервал температур, до стислого повітря потрібно додавати холодоагент (технічну воду) для підвищення швидкості охолодження виливка до 15...20 С/с. При цьому холодоагент необхідно подавати тільки в зону, що прилягає до верхньої мертвої точки гільзи циліндра двигуна (зону максимальних зносів). За температуру, нижчу 400 С, подачу холодоагенту припиняють та охолоджують виливок разом з іншими в коробі для зняття внутрішніх напруг.
Розроблено систему повітряно-рідинного охолодження виливка і конструкції вузлів та деталей нестандартного устаткування для автоматичної подачі стислого повітря і холодоагенту (технічної води). Система впроваджена на промисловому ливарному кільцевому конвеєрі Ротоліт”.
Розроблено технологію виробництва відцентрових заготовок гільз ци-ліндрів автотракторних двигунів із твердістю, що збільшується від зовнішньої поверхні до внутрішньої. Загальна твердість на внутрішній поверхні гільзи підвищена до значень 241...269 НВ, а в районі максимальних зносів до 269...285 НВ. При цьому твердість зовнішньої поверхні гільзи, що обробляється різанням, складає 241...269 НВ. Металева матриця чавуну на робочій поверхні гільзи складається із сорбітоподібного перліту, окремих включень подвійної фосфідної евтектики, незначних включень цементиту та зерен фериту. Графіт рівномірно розподілений, без міждендритних і крапчастих формувань.

Стендові випробування автотракторних двигунів підтвердили, що технологія керування тепловими процесами структуроутворення при відцентровому литті в постійну комбіновану виливницю з композиційним облицюванням дозволяє збільшити ресурс гільз циліндрів на 40...50%, а поршневих кілець на 30...50% без істотних витрат.
Економічний ефект від впровадження розробленої технології в ливарному комплексі ВО Київтрактородеталь” складає 1207200 грн./рік.