Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Плазменная наплавка выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания порошковыми сплавами Аманов, Сергей Раимжанович

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Аманов, Сергей Раимжанович. Плазменная наплавка выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания порошковыми сплавами : диссертация ... кандидата технических наук : 05.03.06.- Тольятти, 2000.- 160 с.: ил. РГБ ОД, 61 00-5/2232-0

Введение к работе

Актуальность темы.

Одной из наиболее нагруженных деталей ДВС является выпускной клапан, подвергающийся в процессе эксплуатации совместному воздействию высоких температур, ударных нагрузок, агрессивной среды камеры сгорания. В итоге, клапаны, изготавливаемые из лучших марок сталей, не выдерживают установленный моторесурс современного форсированного двигателя и выходят из строя, главным образом, из-за прогара посадочной поверхности рабочей фаски.

Существует большое количество способов увеличения ресурса работы контактной поверхности фаски выпускных клапанов. Целесообразной представляется наплавка рабочей фаски материалами с заданными свойствами.

В ОАО АВТОВАЗ с 1972 г. применяется технология индукционной наплавки выпускных клапанов, разработанная сотрудниками ИЭС им. Е.О.Патона. В качестве наплавляемого материала используют литые кольца из хромоникелевого сплава ЭП616А.

Разработка двигателя ВАЗ 2112, отличающегося более жесткими условиями эксплуатации и повышенными требованиями к ресурсу, поставила ряд проблем. Испытания показали, что выпускные клапаны, изготовленные по традиционной технологии, выходят из строя преждевременно, лимитируя работоспособность двигателя.

Цель работы; Повышение ресурса малогабаритных выпускных клапанов тяжелонагруженных двигателей внутреннего сгорания современных автомобилей.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Установить закономерности разрушения наплавленной фаски выпускных клапанов двигателей ВАЗ.

  2. Разработать методику исследования свойств наплавленных слоев, позволяющих прогнозировать работоспособность клапана с учетом механизма разрушения.

  3. Исследовать влияние материала и способа наплавки на свойства наплавленных слоев.

-4-4. Разработать технологию, создать и внедрить автоматическое оборудование для наплавки малогабаритных выпускных клапанов.

Методы исследований.

В работе использованы как стандартные, так и оригинальные методики экспериментальных исследований процесса наплавки и наплавленных слоев, в том числе - осциллографические исследования энергетических параметров сварочной дуги, механические испытания наплавочных материалов и наплавленных образцов при комнатных и высоких температурах, металлографические и микрорентгеноспектральные исследования наплавленного металла и зоны сплавления, ускоренные коррозионные испытания в расплаве оксида свинца, стендовые испытания на двигателе.

Исследование тепловых процессов проводилось с
использованием аналитических методов решения

дифференциальных уравнений. При обработке результатов экспериментов применяли методы дисперсионного и регрессионного анализа, математической статистики. Все расчёты и обработка экспериментальных данных проводились с использованием современной вычислительной техники.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Особенности разрушения фаски выпускных клапанов с индукционной наплавкой хромоникелевым сплавом ЭП 616А.

  2. Закономерности влияния термического цикла различных способов наплавки на свойства наплавленного слоя и ЗТВ.

  3. Аналитический метод расчёта и способ управления термическим циклом наплавки в виде функциональной зависимости тепловых параметров от угловой координаты заготовки клапана.

  4. Специализированное оборудование для автоматической плазменно-порошковой наплавки выпускных клапанов двигателей автомобилей.

Научная новизна : 1. Установлен механизм коррозионного разрушения фаски выпускных клапанов с индукционной наплавкой хромоникелевым сплавом ЭП616А, протекающий в несколько стадий: - появление и развитие межкристаллитной коррозии основного металла в зоне термического влияния;

- зарождение трещины, проникающей по границе

сплавления под наплавку;

- образование на границе сплавления пор,

увеличивающихся в количестве и размерах;

- распространение трещины по ослабленной порами

границе сплавления, с отрывом наплавленного слоя от основного металла.

  1. Показано, что основной вклад в разрушение клапана вносит недостаточная коррозионная стойкость и жаропрочность сплава 55Х20Г9АН4 в зоне термического влияния.

  2. Показано, что зависимость твердости при температуре 800С от содержания железа в наплавленном слое для сплавов ЭП616А (1) и ВЗК (2) удовлетворительно описывается линейными уравнениями:

у = -2,81х+201,76, (1)

у = -2,93х+242,29 (2)

где у - твердость наплавленного слоя, кг/мм?, д: -

концентрация железа в наплавленном слое, %.

4. Разработан и реализован алгоритм управления
тепловложением в процессе наплавки деталей вращения по
заданному закону в виде функциональной зависимости от
угловой координаты заготовки, обеспечивающий
равномерность структуры, состава и свойств по длине
наплавленного слоя.

Практическая ценность

Решена проблема обеспечения нормативного ресурса работы выпускных клапанов современных тяжелонагруженных двигателей внутреннего сгорания.

Разработаны технические требования на сложно-легированный порошок для плазменной наплавки выпускных клапанов на основе кобальта.

Определены требования к заготовке клапана под плазмешг/га наплавку, разработана методика автоматизированного проектирования заготовок.

Разработана технологическая инструкция, регламентирующая методы контроля и критерии оценки качества наплавленного слоя.

Создано специализированное автоматическое оборудование для плазменно-порошковой наплавки выпускных клапанов.

Технология и оборудование для плазменно-порошковой наплавки внедрены в дирекции по техническому развитию

ОАО АВТОВАЗ при изготовлении выпускных клапанов двигателей ВАЗ 2112, 21233, 21203, 1119, 3411. Эффект от внедрения каждой установки составляет 150 — 200 тыс. дол. США. Апробация работы

Основные положения данной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

Международная научно-техническая конференция «Металлургия сварки и сварочные материалы» (г. Санкт-Петербург, 1993 г.).

Конференция «Состояние и перспективы восстановления и упрочнения деталей машин» (г. Москва, 1994 г.).

Международный научно-практический семинар
«Современный автомобиль: управление и материалы» (г.

Тольятти, 1995 г.).

Семинар «Сварка в машиностроении» (г. Москва, 1995 г.).

Международная научно-практическая конференция
«Проблемы развития автомобилестроения в России» (г.
Тольятти, 1997 г.).

Автоматическая установка и образцы наплавленных клапанов демонстрировались на всероссийских и международных выставках, в городах: Москве (1997-1999 г.), С-Петербурге (1995-1999 г.), Будапеште (Венгрия, 1997, 1999 г.), Познани (Польша, 1998 г.), Стокгольме (Швеция, 1997 г.), Ганновере (Германия, 1999г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 научных статей, получено 4 положительных решения на выдачу патента России.

Структура н объём работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов по работе, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит I&Q страниц, в том числе ?$" рисунков, /О таблиц, список литературы из #7 наименований. В приложениях приведены: технические требования на порошок для наплавки, технологическая инструкция ОАО АВТОВАЗ, акт испытаний разработанного оборудования, акт внедрения технологии и оборудования в ГенДР ОАО АВТОВАЗ.