Способ обработки гильзы цилиндра с шаржированием ее поверхности абразивными частицами

Способ обработки гильзы цилиндра с шаржированием ее поверхности абразивными частицами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению , позволяет повысить износостойкость обработанных гильз и включает обработку их рабочей поверхности в два этапа. На первом этапе обработку осуществляют хоном с подпружиненными притирами с подачей в зону обработки абразивной суспензии из смеси карбида кремния и карбида бора, на втором этапе - хоном с эластичными брусками с алмазными зернами. Между первым и вторым этапами дополнительно I осуществляют обработку хоном только при возвратно-поступательном его Ъе:ремещении и без подачи абразивной суспензий в течение периода времени, составляющего 1/4-1/6 длительности : петзвого этапа обработки. 4 табл. со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

> с (50 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3875895/30-08 .(22) 03.04.85 (46) 23.01.87. Бюл. ¹ 3 (71) Киевское производственное объединение "Киевтрактородеталь" (72) В.M.Ïàâëèñêèé, У.В.Сорина, .А.С.Буранов, В.Г.Кожевников, В.Л.Романенко, В.И.Жабоедов, В.В.Палажук, А.В.Завертанный, И.А.Коваль, В.И.Мельник, В.А.Муровский и И.Х.Чеповецкий (53) 629.921(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 982872, кл. В 24 В 1/00, 1982.

Патент Великобритании ¹ 992743, кл. В 24 В i/00, 1965. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ГИЛЬЗЫ ЦИЛИНДРА

С ШАРЖИРОВАНИЕМ ЕЕ ПОВЕРХНОСТИ АБРАЗИВНЫМИ ЧАСТИЦАМИ.ЛВ„12 4792 А 1 (57) Изобретение относится к машиностроению, позволяет повысить износостойкость обработанных гильз и включает обработку их рабочей поверхности в два этапа. На первом этапе обработку осуществляют хоном с подпружиненными притирами с подачей в зону обработки абразивной суспензии из смеси карбида кремния и карбида бора, на втором этапе — хоном с эластичными брусками с алмазными зернами. Между первым и вторым этапами дополнительно

;осуществляют обработку хоном только с

:при возвратно-поступательном его перемещении и без подачи абразивной суспензии в течение периода времени, составляющего i/4 — 1/б длительности первого этапа обработки. 4 табл.

1 12847

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении гильз цилиндров двигателей внутреннеого сгорания и компрессоров. 5

Цель изобретения — повышение износостойкости гильз за счет более полного закрепления абразивных частиц и повышения антифрикционных свойств рабочей поверхности при введении допол- ® нительных приемов обработки, обеспе" чивающих лучшее закрепление частиц абразива в виде карбида кремния и карбида бора и образование при эксплуатации на поверхности гильзы пленки борного ангидрида, обладающего смазочными свойствами.

Предлагаемый способ обработки гильзы включает два этапа.

На первом этапе осуществляют обра- 20

1ботку вращающимся хоном с подпружиненными притирами, например твердосплавными, при подаче в зону обработки суспенэии, абразивная фракция ко25 торой состоит из смеси карбида кремния и карбида бора в соотношении (5: 1) — (30: 1) . Притиры могут быть расположены по спирали.

На втором этапе осуществляют полирование гильзы хоном с эластичными брусками, содержащими алмазные зерна, зернистость которых на 1 — 3 номера ниже зернистости абразивной фракции суспензии. Между первым и вторым этапами дополнительно осуществляют обра- З5 ботку гильзы коном только при возвратно-поступательном перемещении и без подачи абразивной суспензии. Вре.мя дополнительной обработки составляет 1/4 — i/6 длительности первого этапа.

92 j в рабочую зону абразивной суспензии, проис соднт захватывание притирами абразивных частиц. Абразивные частицы, двигаясь по спиральной траектории, под действием притиров внедряются в поверхность гильзы. При этом происходит насыщение поверхности абгазивными частицами (60 — 70 площади ее поверхности}.

Длительность первого этапа шаржирования 60 — 120 с. В том случае, если продолжительность первого этапа шаржирования составляет менее 60 с, не достигается необходимое насыщение поверхности гильзы абразивными частицами, что приводит в процессе эксплуатации двигателя к снижению иэносо,стойкости гильзы. При продолжительности первого этапа шаржирования более

„120 с не достигается увеличения площади заполненной абразивными зернами, но при этом повьппается износ притиров, а также в результате длительного воздействия на поверхность гильзы абразивных частиц происходит раэупрочнение поверхности гильзы. После завершения первого этапа шаржирования поверхности гильзы на 60 — 70 заполнена абразивными частицами, но при этом прочность их закрепления в материале различна. Имеется определенное количество абразивных частиц, которые не закреплены в материале на всю высоту и в процессе эксплуатации двигателя, когда на поверхность гильзы интенсивна воздействуют компрессионные кольца, они выпадают и, попадая в рабочую зону цилиндра, вызывают дополнительный абразивный износ компрессионных колец, что в свою очередь приводит к увеличению расхода топлива и масла на угар.

Проведение процесса шаржирования по предлагаемому способу позволяет в совокупности с дополнительной операцией еще в процессе шаржирования удалять с поверхности гильзы все слабо закрепленные зерна, что в свою очередь исключает их выпадание в процессе эксплуатации двигателя, а следовательно, предотвращает дополнительный абразивный износ гильз цилиндров и сопряженных с ними компрессионных колец, а также улучшает антифрикционные свойства рабочей поверхности.

На первом этапе .шаржирования, когда осуществляется одновременно вращательное и возвратно-поступательное движение эона с притирами с подачей

В процессе осуществления шаржиро45 вания, когда производят только воз- вратно-поступательное движение хона . без подачи абразивной суспензии, происходит удаление иэ материала гильзы слабо закрепленных абразивных частиц.

5р Продолжительность шаржирования сос.:тавляет i/6 — 1/4 длительности первого этапа . В том случае, если длитель. ность менее 1/6, не достигается полное удаление слабо закрепленных абразивных зерен, а при длительности более

1/4 происходит расшатывание прочно закрепленных абразивных зерен и в про-- цессе эксплуатации двигателя происходит их выпадание, и, как следствие, 3 12847 повышение абразивного износа гильзы . цилиндра и сопряженных с ними компрессионных колец (табл.1), а кроме того, не достигается нужная микрогеометрия поверхности гильзы. 5

Применение для шаржирования смеси карбида кремния и карбида бора обусловлено следующими факторами. При насыщении поверхности гильзы только 0 карбидами кремния достигается повышение износостойкости гильзы и снижение абразивного износа компрессионных колец, однако ввиду высокой абразивной способности карбида кремния и разви- 15 той поверхности зерен карбида кремния полностью не исключается абразивный износ компрессионных колец, и, кроме того, ввиду значительного заполнения поверхности гильзы абразивными зерна- 20 ми при работе двигателя увеличиваются потери мощности на трение. Применение карбида бора в смеси с карбидом кремния устраняет этот недостаток, так как частицы карбида бора, закрепленные на поверхности гильзы, в процессе эксплаутации двигателя окисляются до борного ангидрида по реакции В С+40

2В О +СО, и образуется пленка борного ангидрида, которая создает сма- 30

;зывающий эффект, так как борный ан1гидрид является эффективной твердой

1 смазкой. Наличие в зоне трения твердой смазки снижает коэффициент трения компрессионных колец по гильзе, что приводит к повышению их износостойкости, а также к уменьшению потерь на трение (табл.2), Соотношение массы карбида кремния 40 и карбида бора в .суспензии обусловлено следующими факторами. При содержании карбида бора менее чем 1 ч. на

30 ч. карбида кремния, не достигается эффект снижения абразивного износа 45 компрессионных колец, так как в процессе эксплуатации двигателя не образуется необходимое количество борного ангидрида. При содержании карбида бора более, чем 1 ч. на 5 ч. карбида 50 кремния, снижается износостойкость гильзы ввиду образования значительного количества. барного ангидрида, который в этом случае разупрочняет шаржированную поверхность (табл.3). Кроме того, 55 при этом резко увеличивается абразивный износ притиров, так как микротвер. дость карбида бора вышее, чем карбида кремния.

92

Ввиду того, что абразивные зерна карбида кремния, внедренные в рабочую поверхность гильзы, имеют развитую поверхность с острыми кромками, необходимо хотя бы частично притупить эти острые кромки. Для этого после шаржирования производят полирование рабочей поверхности гильзы алмазными эластичными брусками. При этом зернистость алмазов в эластичных брусках должна быть на 1 — 3 номера ниже зернистости абразивного порошка, применяемого для шаржирования.

Это обусловлено тем, что при применении алмазных брусков с зернистостью алмазов, равной или больше зернистости абразивного порошка, происходит снижение прочности закрепления абразивных частиц по причине снятия слоя металла с поверхности гильзы, а также происходит нарушение микрогеометрии поверхности гильзы. При зернистости алмазов ниже указанной производительность полирования резко снижается, а также не достигаются необходимые параметры микрольефа поверхности гильзы (табл.3 и 4).

В процессе возвратно-поступательного движения хона перед полированием целесообразно сбросить (удалить) абразивные зерна.

П р и м e l;. Гильзу цилиндра двигателя с предварительно нанесенным рельефом устанавливают на модернизированный хонинговальный станок. На хане закрепляют 12 шт. твердосплавных притиров.

В процессе обработки хон осуществляет одновременно возвратно-поступательное движение. Скорость вращения

1бО об/мин, скорость продольной подачи 40 дв. х/мин, усилие прижима притиров 8 — 12 кг/см . Одновременно с движением хона производят подачу в рабочую зону абразивной суспензии, состоящей из карбида кремния (82

55 ), карбида бора (3 — 10 ) зернистостью 80-60 мкм и минерального масла (15 — 35 ). Под действием притиров абразивные частицы внедряются в рабочую поверхность гильзы. Длительность этого этапа составляет 120 с. Затем останавливают вращательное движение хона, прекращают подачу абразивной суспензии и в течение 30 с производят только возвратно-поступательное движение.

После этого на другом станке повторяют процесс обработки в описанном

84792 6 ственно с 20 и 40 мкм до 21 и 28 мкм.

При содержании карбида бора менее 3, 17 и более 177. снижение износа гильзы и компрессионного кольца не наблюдается.

Как видно из табл.3, применение для полирования апмазных эластичных брусков зернистостью 14/10 и 10/7 позволяет снизить износ компрессионного кольца до 25 мкм. При применении брус10 ков с зернистостью 28/20 и 40/28 снижение износа компрессионого кольца не достигается.

Кроме того, применение эластичных

15 брусков зернистостью 28/20 и 40/28 не позволяет получить необходимую микрогеометрию поверхности гильзы (табл. 4).

Таким образом, за счет более полного закрепления абразивных частий на поверхности гильзы на первом этапе обработки их сглаживания на втором этапе обработки и образования при эксплуатации барного ангидрида достигается повышение износостойкости гильзы и снижаются потери на трение при работе поршневой группы.

Как видно из табл.i, при обработке согласно известному способу износ гильзы и верхнего компрессионного.кольца составляет соответственно 45 и

98 мкм, а при обра.ботке согласно пре,длагаемому способу износ снижается ,цо 28 и 40 .мкм. При этом оптимальное время длительности шаржирования только. при возвратно-пуступательном движении хона беэ подачи абразивной суспензии составляет 20 — 30 с.

: 50

Как видно из табл.2, применение для шаржирования смеси карбида кремния и карбида бора при содержании карбида бора 17 - 3 1 мас.X позволяет снизить износ гильзы и кольца соответ — 55

5 12 (порядке, но с применением абразивного порошка карбида кремния и карбида бора зернистостью 28 — 40 мкм. Режим обработки следующий: усилие прижима притиров 6 — 8 кг/см, скорость вращения 160 об/мин, скорость продольной подачи 30 дв.х/мин.

Обработка в две стадии проводится с целью повышения глубины и площади залегания карбидов кремния и карбида бора. Абразивный порошок зернистостью

80-60 мкм заполняет микронеровности рабочей поверхности гильзы цилиндра, а абразивный порошок зернистостью 2840 мкм сглаживает крупные и заполняет более мелкие микронеровности, возникшие на предыдущей стадии. Чтобы не разупрочнить рабочую поверхность ги" льзы цилиндра с уже внедренными зернами абразива, усилие прижима притиров и скорость продольной подачи на второй стадии обработки ниже.

После шаржирования производят поЛирование алмазными эластичными брусками с зернистостью алмазов АСИ 10/7, Режим обработки следующий: давление брусков 2 — 5 кг/см2 скорость вращения 160- об/мин, cKopocTb продольной подачи 30 дв.х/мин, время обработки

120 с.

В табл.1 — 4 представлены данные по износу гильз после ускоренных 20- часовых испытаний в зависимости от способа шаржирования, состава суспензии и микрогеометрии гильз, а также зернистости алмазных эластичных брусков.

Формула изобретения

Способ обработки гильзы цилиндра с шаржированием ее поверхности абразивными частицами, согласно которому обработку осуществляют на первом этапе хоном с подпружиненными притирами при подаче в зону обработки абразивной суспензии, а на втором этапе— хоном с эластичными брусками, о т— л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью повышения износостойкости гильзы за счет более полного закрепления абразивных частиц и повышения антифрикционных свойств, между первым и вторым этапами дополнительно осуществляют обработку гильзы хоном, которому со-- общают возвратно-поступательное перемещение в течение периода времени, составляющего 1/4 — 1/6 длительности первого этапа обработки, причем в качестве абразивной фракции суспензии берут карбид кремния и карбид бора в соотношении (5:1) — (30:1), а эластичные бруски берут с алмазными зернами, зернистость которых на 1 — 3 номера ниже зернистости абразивной фракции суспензии.

1284792

Износ, мкм

Верхнего

Гильзы ци линдров компрессионного кольца

При осуществлении одновременно вовратнопоступательного и вра, щательного движений хона (режим: V«„

=160 об/мин, Я р =

=40 дв.х/мин, Р=

=10.кгlсм ) 28

15

40

98.43

При осуществлении сна чала одновременного возвратно-поступательного и вращательного движений хона с пода44

Содержание

Состав

Износ, мкм

Верхнего компрессионного

I ильзы компо-. нентов, мас.X цилиндров кольца

100

40

17

94

96,9

29

3,1

39

Карбид

Карбид кремния

1 бора

28

40

Карбид бора

Способ обработки

Т а б л и ц а 1

Компоненты состава абразива для шаржирования

Карбид кремния

Карбид кремния

Карбид бора .

Карбид кремния

Карбид бора

Карбид кремния

Карбид бора

Карбид кремния

Продолжение табл. 1

5 чей абразивной суспензии, а затем только возвратно-поступательного движения хона без подачи абразивной суспензии длительностью начальный период

120 с, последующий

30 с, t начальный период

120 с, последующий

20 с, 20 начальный период

120 с, последующий

40 с, начальный период

25 120 с, последующий !

О с

Таблица2

1284792

Таблица3

Таблица4

Износ, мкм

Зернистость алмазных эластичных брусков

Е„, мкм

Верхнего компрессиOHHO1 O KO

I HIIb3bI цилиндров

14/1О льца

10! 7

28/20

40/28

Составитель Н.Ермакова

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик

Редактор И.Дербак

Заказ 7508/17 Тираж 712 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.

Зернистость алмазных эластичных брусков для полирования гильзы

14/10

10/7

28/20

40/28

26

2-9

24

28

29

0,6-0,8

0,5-0,7

0,8-1,2

0,9-1,4