РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1 Програма досліджень
Для розв’язання поставлених задач, пов’язаних з можливістю використання ЕКН і
комбінованого спрейєрного охолодження при відновленні поршневих пальців (ПП) зі
сталей, що цементуються й отримання якісних поверхневих шарів, була складена і
проаналізована блок-схема досліджень (рис.2.1).
Комплекс теоретичних і експериментальних досліджень виконувався за такою
програмою:
1. На першому етапі (І) після вивчення стану питання та постановки задач
дослідження проводився вибір і розробка обладнання для роздачі ПП ТО. На цьому
етапі була визначена сукупність методик теоретичних і експериментальних
досліджень зміни геометричних розмірів ПП в процесі ТО, вимірювання основних
технологічних параметрів ТО, дослідження структури та фізико-механічних
властивостей робочих поверхонь ПП, механічна міцність, твердість, внутрішні
напруження, зносостійкість. З цією метою використовували рентгенівський
фазовий, мікроспектральний, металографічний і дюрометричний аналізи та інші
методики.
2. На другому етапі (ІІ) здійснювалось теоретичне обґрунтування вибору
електроконтактного способу нагрівання та комбінованого спрейєрного способу
охолодження для зміни розмірів трубчастих тіл. На цьому ж етапі проводився і
теоретичний аналіз деформацій деталей в процесі ТО при відновленні ПП.
Результати другого етапу дозволили здійснити вибір основних параметрів
технології відновлення і обґрунтувати їх вплив на величину деформації
відновлюваних ПП.
3. Наступний, третій етап (ІІІ) досліджень дозволив дати експериментальну
оцінку основних параметрів відновлених ПП, їх структури та фізико-механічних
властивостей, а також оцінку впливу на них основних технологічних параметрів
ТО. Проводились випробування на зносостійкість і механічну міцність,
оцінювалась твердість робочої поверхні, визначався розподіл вуглецю в
поверхневому шарі та розподіл внутрішнього напруження, досліджувалась
мікроструктура.
4. Завданням четвертого етапу (ІV) було вивчення впливу технологічних
параметрів ТО на експлуатаційні властивості відновлюваних ПП, оцінка їх
працездатності в умовах стендових та експлуатаційних випробувань.
5. На заключному, п’ятому (V) етапі розроблялись технологічні процеси ТО при
відновленні ПП та рекомендації до їх впровадження у виробництво на ремонтних
підприємствах України. На цьому ж етапі проводилась техніко-економічна оцінка
запропонованої технології відновлення.
2.2 Методика теоретичних досліджень
В даній роботі проведено теоретичне обґрунтування доцільності застосування
електроконтактного способу нагрівання і комбінованого спрейєрного охолодження в
процесі ТО, дано теоретичний аналіз величини деформації по довжині і по
діаметру трубчастих деталей зі сталей, що цементуються.
Переваги електроконтактного способу нагріванням ПП у порівнянні з індукційним
нагріванням, обґрунтовані методом аналізу розподілу поля температур в напрямку
твірної пальця та його радіальному напрямку. При цьому була використана теорія
нагрівання деталей електричним струмом та теорія електропровідності матеріалів,
розглянута теплова модель поршневого пальця.
Вибір комбінованого спрейєрного охолодження ПП обґрунтовано на основі законів
гідравліки, проаналізовано основні способи охолодження нагрітої зовнішньої та
внутрішньої поверхні за допомогою охолоджуючих рідин з урахуванням способу
нагрівання та характеру деформації.
Вибір оптимальних технологічних параметрів відновлення ПП здійснено на основі
теорії термопластичної деформації. Розглянуті основні дефекти матеріалу ПП та
їх вплив на зміну розмірів трубчастих тіл при ТО. Аналіз проведено на основі
теорії фізики твердого тіла.
В процесі теоретичних досліджень для встановлення характеру аналітичних
залежностей вибору, побудови математичних моделей та одержання теоретичних
кривих використовували пакети прикладних програм на ЕОМ.
2.3 Методика досліджень основних параметрів ПП
2.3.1 Мікрометраж ПП
Аналіз роботи ПП дизельних двигунів показує, що найбільшому спрацюванню
підлягають ділянки поверхні пальців в спряженні з внутрішніми торцями бобишок
поршня, а також з торцями втулки верхньої головки шатуна. Ці ділянки, як
правило, можна бачити візуально на робочій поверхні деталі. (Рис.2.2).
а) б)
Рис.2.2 Загальний вигляд нового (а) і спрацьованого (б) ПП
Мікрометраж ПП здійснювали згідно схеми, зображеної на рис.2.3. Заміри
зовнішнього діаметру проводили на очищених від забруднень деталях в кожній зоні
в чотирьох взаємоперпендикулярних перерізах (ГОСТ 18509-88). Мікрометраж ПП
проводили індикатором скобою СИ-К (ГОСТ 13168-84) з точністю 0,001 мм.
В зонах дефектів, сколів або плям іржі вимірювання не проводились. Результати
вимірювань заносили до статистичних таблиць.
Внутрішній діаметр вимірювали з точністю до 0,001 мм на горизонтальному
оптиметрі типу ИКГ-3 (ГОСТ 5189-69) з застосуванням стрічкових наконечників,
які входять в комплект приладу.
Рис.2.3 Схеми мікрометражу ПП в поперечному перерезі.
На основі даних за мінімальним значенням зовнішніх діаметрів Dmin і параметру
некруглості DD (DD = Dmax – Dmin) визначали відсоток деталей, які придатні до
повторної експлуатації без допоміжної обробки, тобто з розмірами, які лежать в
межах допусків на виготовлення нових деталей.
2.3.2 Визначення параметру форми ПП
Характер приросту зовнішнього діаметру ПП вздовж твірної, тобто дослідження
корсетоподібності проводили за схемою мікрометражу робочої поверхні до і після
запропонованої термічної обробки, приведеної на рис.2.4.
Згідно цієї схеми замірювання здійснювали по торцях і в середній частині ПП в
двох взаємно
- Київ+380960830922