Андрєєв Вячеслав Іванович. Підвищення ресурсу автотракторних гільз циліндрів регулюванням швидкості охолодження чавуну при відцентровому литті : Дис... канд. наук: 05.16.04 - 2008.
Анотація до роботи:
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 750…400 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.
Публікації автора:
Андреев В.И., Клименко Л.П. Способ повышения ресурса гильз цилиндров ДВС при серийном производстве // Триботехнология: Сборник НКИ. – Николаев, 1990. – С. 23-27.
Андреев В.И. Повышение износостойкости гильз цилиндров ДВС в процессе управляемой кристаллизации литых заготовок // Сборник научных трудов. – Николаев: УГМТУ, 1998. – №6(354) – С. 116-121.
Андреев В.И., Клименко Л.П. Исследование износостойкости упрочненных гильз цилиндров ДВС // Триботехнология: Сборник НКИ. – Николаев, 1990. – С. 31-35.
Андреев В.И., Клименко Л.П., Хачатуров Э.Б. Увеличение моторесурса ДВС путем совершенствования технологии кокильной отливки гильз цилиндров // Сборник научных трудов. – Николаев: УГМТУ, 1998. – №7(355). – С. 98-102.
Андреев В.И., Клименко Л.П., Дыхта Л.М., Прищепов О.Ф. Центробежная отливка гильз цилиндров ДВС с обратным градиентом твердости по сечению // Двигатели внутреннего сгорания: Научно-технический журнал. – Харьков: НТУ “ХПИ”, 2004. – №2(5). – С. 126-130.
Андрєєв В.І., Дихта Л.М., Клименко Л.П. Математичне моделювання процесів твердіння та охолодження порожнинного циліндричного виливка при відцентровому литті в масивний кокіль // Наукові праці: Науково-методичний журнал. – Т. 35. Вип. 22. Комп’ютерні технології. Сис-темний аналіз. Моделювання. – Миколаїв: Вид-во МДГУ ім. П. Могили, 2004. – С. 59-69.
Андреев В.И., Клименко Л.П., Прищепов О.Ф. Оптимизационная обработка данных стендовых испытаний гильз цилиндров с объемным термическим упрочнением // Авиационно-космическая техника и технология. – Харьков, 2002. – Вып. 30. – С. 139-140.
Андрєєв В.І., Клименко Л.П. Екологічні аспекти впровадження зміцнюючої обробки деталей двигунів сільгоспмашин // Наукові праці. – Миколаїв: Вид-во МФ НаУКМА, 2001. – Т. 11. Екологія. – С. 82-83.
Андреев В.И., Прищепов О.Ф., Клименко Л.П. Разработка материала и технологии упрочнения поршней среднеоборотных судовых дизелей // Проблеми трибології. – Хмельницький: ТУП, 2003. – № 2(28). – С. 148-152.
Андреев В.И., Клименко Л.П., Прищепов О.Ф. Технологические пути реализации теории переменной износостойкости при отливке чугунных заготовок в двигателестроении // Авіаційно-космічна техніка і технологія. – Харків: ХАІ, 2003. – Вип. 5(40). – С. 130-134.
Андрєєв В.І., Клименко Л.П. Шляхи зменшення витрат масла на вигар у тракторних двигунах // Наукові праці: Науково-методичний журнал. – Вип. 8. Екологія. – Миколаїв: Вид-во МДГУ ім. П. Могили, 2002. – С. 133-137.
Андреев В.И. Алгоритм технологического процесса литья заготовок гильз цилиндров ДВС с повышенной износостойкостью // Наукові праці: Науково-методичний журнал. – Т. 73. Вип. 60. Техногенна безпека. – Миколаїв: Вид-во МДГУ ім. П. Могили, 2007. – С. 51-56.
Андреев В.И., Клименко Л.П., Дыхта Л.М. Повышение ресурса авто-тракторных гильз цилиндров регулированием скорости охлаждения чугуна при центробежном литье // Проблеми трибології. – Хмельницький: ХНУ, 2007. – № 3(45). – С. 94-98.
Andreev V., Klimenko L., Kondratenko Y., Dykhta L. Mathematical simulation for solidification of the hollow cylindrical casting under centrifugal permanent-mould casting // Archives of foundry. – Katovice – Gliwice: Foundry Commission Polish Academy of Science, 2003. – Volume 3, №7. – P. 33-39.
Andreev V., Klimenko L., Kondratenko Y., Dykhta L. Regulation of the structure formations of the spun casting as to cast-iron cylinder liner of the transport engines // Archives of foundry. – Katovice – Gliwice: Foundry Commission Polish Academy of Science, 2003. – Volume 3, №7. – P. 41-45.
Andreev V., Klimenko L., Kondratenko Y., Dykhta L., Prichtchepov O. On thermodynamic parameters appropriate choice for improvement of hollow cylindrical casting’s fabrication practice under centrifugal casting // Archives of foundry. – Katowice – Gliwice: Foundry Commission Polish Academy of Science, 2006. – Volume 6, №18(2/2). – P. 289-294.
Андрєєв В.І., Клименко Л.П., Хлопенко Б.К., Татарченко О.В. Технологічне забезпечення надійності суднових дизелів при переведенні на важке паливо // Тези доповіді на І Міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Львові. – Львів: ЛПІ, 1993. – С. 336.
Андреев В.И., Клименко Л.П. Технология центробежной отливки гильз цилиндров транспортных дизелей с повышенной износостойкостью // Тезисы доклада на республиканской научно-технической конференции “Пути повышения качества и экономичности литейных процессов”. – Одесса: ОПИ, 1988. – С. 33-34.
Андреев В.И., Клименко Л.П., Прищепов О.Ф. Теоретические основы и технологии создания узлов трения с переменной износостойкостью // Тезисы доклада международного конгресса “Механика и трибология транспортных систем – 2003”. – Ростов-на-Дону: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2003. – Т. 1. – С. 402-405.
Андреев В.И. Управление температурным полем затвердевшей отливки // Тези доповіді обласної науково-практичної школи-семінару “Науково-методологічні аспекти розвитку творчого потенціалу науковців”. – Миколаїв: ДФ, 2003. – С. 61-64.
Андреев В.И., Хачатуров Э.Б., Хачатурова И.Н. Новый композиционный материал торцевых крышек изложниц центробежного литья // Тезисы доклада международной научной конференции, 9-17 сент. 2007 г., Натанья (Израиль). – Хмельницкий: ХНУ, 2007. – С. 109-112.
Андрєєв В.І., Клименко Л.П. Розрахунок параметрів пористості облицювальних вставок для виливниць відцентрового лиття // Тези доповіді ІІ міжнародної науково-технічної конференції “Сучасні проблеми трибо-техніки”. – Миколаїв: НУК, 2007. – С. 134-136.
