Способ местной поверхностной закалкиколенчатых валов

Способ местной поверхностной закалкиколенчатых валов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<п812839

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 12. 78(21) 2695678/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 15.0 3.81. Бюллетень М9 10

Дата опубликования описания 15Л 381 (51) м. к,.>

С 21 D 9/30

С 21 D 1/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.82.4. . 3 (088. 8) (72) Авторы изобретения

С. П. Кравчук, B.A. Зимбицкий, В.A. Кукареко, .Н.Москаленко,-

И.Я.Воробьев, В.Е.Фрадин и М.M.Ão бовйч.,:. (,:

1 ! !

Институт проблем надежности и долговечностй машин

AH Белорусской ССР 1 (71) 3а яв и тель (54) СПОСОБ МЕСТНОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ

КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

Изобретение относится к термообработке, в частно"ти к способам мест ной поверхностной закалки коленчатых валов, и может быть использовано для коленчатых валов автотракторных двигателей внутреннего сгорания.

Иэ вест ен способ поверхностной закалки коленчатых валов, включающий индукционную закалку шеек и галтелей (11 .

Недостаток этого способа — непригодность при закалке плоских поверхностей, например щек коленчатого вала.

Известен способ местной поверхностной закалки коленчатых валов, включающий индукционнуЮ поверхностную закалку шеек и участков плоскос-. тей щек между коренными шейками, оставляя незакаленными галтели от щеек к щекам. При этом закалку участков щек между коренными и шатунными шейками производят в зоне, отстоящей от шеек на расстоянии не менее двух радиусов галтели и на длине не менее радиуса кривошипа, При работе коленчатого вала с закаленными по данному способу щеками в галтелях появляются усталостные трещины, однако разрушения не происходит, так как закаленные слои не дают воэможности распространению усталостной трещины — она ст абили э иру ет ся . Причем жесткость коленчатого вала снижается незначительно (21.

Однако данный способ непригоден для закалки щек коленчатого вала форсированных двигателей ввиду того, что при возрастании нагрузки при форсировании возникающая усталостная трещина уменьшает жесткость вала более чем на 10%, что не дает возможности ее стабилизации в происходит

15 разрушение коленчатого вала; значительные деформации возникают иэ-эа больших эакаливаемых поверхностей.

Цель изобретения — повышение соп20 ротивления усталости и жесткости коленчатого вала при работе со стабилизированной трещиной.

Поставленная цель достигается тем, что индукционной закалке подвергают участки щек длиной более радиуса кривошипа, отстоящее от коренной и шатунной шеек на расстоянии 0,5-1,0 радиуса галтели, причем расстояние между закаленными участками состав30 ляет 0,9-1,0 диаметра коренной шей812839

Т а б л и ц а 1

Продолжительность испытаний, цикл

Режим закалки время нагрева (время охлаждения, c) Предельный изгибающий момент, кг/см

18/10

20/10,5

22/10,5

25/11

30/12

32/12

16500

10

107

10

Т а б л и ц а 2

Продолжительность (число циклов) Предельный изгибающий момент, кг/см ч

18500

0,8

1,0

1,5 ки и имеет наименьшее значение на уровне перекрытия шеек.

КроьЪ этого,с целью уменьшения деформации коленчатого вала в результате закалки щек закаленные участки имеют форму дугообразных полос.

Пример. Проводят закалку щек коленчатых валов двигателей g-240 (форсированный вариант двигателя

Д-50) на различных режимах закалки.

Эффективность закалки оценивается по результатам усталостных испытаний при симметричном изгибе колена на базе 10 циклов на специально разработанном и изготовленном стенде. Вид нагружения выбран исходя иэ того, что в эксплуатации более 80% поломок коленчатых валов происходит по щекам от напряжений изгиба. Результаты испытаний оцениваются по предельному изгибающему моменту.

Выбор режима. закалки иллюстрируется табл. 1.

Иэ данных табл. 1 видно, что оптимальным режимом закалки является время нагрева одной щеки 22 с, время охлаждения 10,5 с. Закалка щек по этому режиму позволяет достичь оптимальной глубины закаленных слоИзмененные величины размерных параметров эоны закалки испыт аний (число) Расстояние дугообразных полос закалки от шеек

0,5 ев 3 5 мм при твердости 52-55 HPC и микроструктурой закаленных слоев в виде мелко-и среднеигольчатого мартен сит а .

После определения оптимального режима закалки щек производится исследование влияния различных вариантов закалки на сопротивление усталости коленчатых валов (табл. 2) .

Из приведенных данных видно, что

10 оптимальными являются следующие параметры закаливаемых участков щек: расстояние дугообразных полос от шеек 0,5/1 О радиуса галтели; расстояние между дугообразными полосами на уровне перекрытия щеек 0,9 — 1,0,циаметра коренной шейки.

Кроме этого, исследовано влияние вида.эакаливаемых участков на величину деформации коленчатого вала

@ (табл. 3).

Исследования, проведенные с целью определения предельного изгибаЮщего момента, при котором происходит стабилизация трещины для двух вариантов закалки щек, представлены в табл. 4.

812839

Продолжение табл. 2

Измененные величины размерных параметров зоны закалки испытаний число

Продолжительf

НОСТЬ ЧИСЛО циклов, Предельный изгибающий момент, кг/см

10

2,0

17000

2,5

Расстояние между дугообразными полосами на уровне перекрытия шеек

7.

0,9

1,0

1,2

П р и м е ч а н и е: Испытания валов с измененной величиной одного из размерных параметров полосы закалки выполняются при условии постоянства остальных параметров:r — радиус голтели; d» — диаметр коренной шейки. аблица3

Сплошной нагрев всего участка щеки

0,22-0,29

Дугообразная полоса

0,08-0, 14

Таблица4

Предельный изгибающий момент, кг/см

4,8

2,2

10, 2.

100

4,1

20000

17500

Вид э ак алив аемых Величина деучастков формации коленчатого вала в результате закалки щек, мм

Уменьшение жесткости коленчатого вала, Ъ от первоначальной

Предлагаемый способ Известный способ

812839

Составитель A.,Öåíèñoâà

Редактор С.Лыжова Техред М.Голинка Корректор Н.Стец

701/32 Тираж б18 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

1„Способ местной поверхностной закалкио коленчатых валов, включающий закалку щеек и участков щек длиной более радиуса кривошипа, о тличающийсятем,что,с 5 целью повышения сопротивления усталости и жесткости при работе со стабилизированной трещиной, индукционной закалке подвергают участки щек, отстоящие от коренной и шатунной щеек на расстоянии 0,5-1,0 радиуса !

0 галтели, причем расстояние между закаленными участками сост, оляет

0,9-1,0 диаметра коренной шейки.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения деформации коленчатого вала, закалку ведут участками, имеющими форму дугообразных полос.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 9 1284981, кл. С 21 D 9/30, 1970, 2. Авторское свидетельство СССР

9 442299110066, кл. С 21 D 1/10, 1972.