Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1. Анализ надежности втулок цилиндров судовых ДВС 8
1.2. Анализ причин образования трещин в галтелях втулок цилиндров 14
1.3. Технологические способы повышения долговечности втулок цилиндров судовых дизелей 18
1.3.1. Сварочные технологические процессы 18
1.3.2. Конструктивно - технологические способы 21
1.3.3. Поверхностное пластическое деформирование 23
1.4. Выводы и постановка задачи исследования 26
Глава 2. Расчет и анализ напряженного состояния втулок цилиндров судовых дизелей 28
2.1. Постановка задачи и описание расчетных схем 28
2.2. Анализ напряженного состояния втулки цилиндра дизеля 6ДКРН 74/160-3 32
2.3. Анализ напряженного состояния втулки цилиндра ИУБ 36А-1 34
Глава 3. Методики проведения исследований 41
3.1. Методика определения твердости, микротвердости и статической прочности чугуна 41
3.2. Методика металлографических исследований.. 41
3.3. Методика испытаний на выносливость 42
3.4. Методика определения параметров слоя серого чугуна, упрочненного чеканкой.. 43
3.5. Методика планирования эксперимента при упрочнении чеканкой 45
3.6. Методика обработки результатов экспериментальных исследований 50
3.7. Методика определения деформации серого чугуна после чеканки. Рентгеноструктурный анализ 53
3.8. Методика проведения испытаний моделей втулок цилиндров 58
Глава 4. Исследование технологических возможностей ППД серого чугуна методом чеканки 60
4.1. Металлографические особенности материала втулок цилиндров дизелей 60
4.2. Механические свойства чугуна втулок цилиндров 63
4.3. Формирование механических свойств чугуна при ППД 67
4.3.1. Влияние ППД на усталостную прочность серого чугуна 69
4.3.2. Влияние ППД на статическую прочность серого чугуна 75
4.3.3. Влияние ППД на поверхностную твердость 76
4.4 Влияние ППД на деформацию и остаточные напряжения 79
4.5. Влияние ППД на степень и глубину упрочнения 82
Глава 5. Технология повышения несущей способности втулки цилиндра 87
5.1. Испытания моделей втулок цилиндров 87
5.2. Технология упрочнения галтели опорного бурта втулки цилиндра 90
5.3. Расчет требуемой усталостной прочности втулок цилиндров судовых дизелей 93
5.4. Прогнозирование долговечности упрочненных втулок судовых дизелей 97
5.5. Экономическая эффективность технологии упрочнения втулок цилиндров МОД 102
Заключение 107
Список литературы 110
Приложения 121
- Поверхностное пластическое деформирование
- Анализ напряженного состояния втулки цилиндра ИУБ 36А-1
- Методика планирования эксперимента при упрочнении чеканкой
- Влияние ППД на усталостную прочность серого чугуна
Введение к работе
Технический прогресс в судоремонте неразрывно связан с постоянным совершенствованием ремонтного производства, основными вопросами которого являются повышение долговечности деталей судовых технических средств технологическими методами.
Развитие современного дизелестроения идет по пути повышения цилиндровой мощности за счет форсирования двигателя, что приводит к возрастанию механических и температурных напряжений в деталях цилиндропоршневой группы (ЦПГ), в том числе и втулке цилиндра. Увеличение напряжений при неизменной конструкции втулки и незначительном увеличении механических свойств материала втулки - серого чугуна, привело к снижению срока ее службы.
На судах Дальневосточного бассейна широкое распространение получили среднеоборотные дизели (СОД) типа VD, NVD, ЧН 25/34 Т23НН и др. Они установлены в качестве главных и вспомогательных двигателей рыбопромысловых, транспортных и пассажирских судов.
Малооборотные дизели (МОД) представлены также многочисленными типами и установлены в качестве главных двигателей на всех типах судов. Наибольшее распространение получили дизели фирмы «Бурмейстер и'Вайн» и ее лицензиатов ДКРН 50/110, ДКРН 62/140, 550VTBF110, 762VT2BF140, а также фирмы МАН, таких как K6Z 57/80, K6Z 57/80А, K6Z 57/80С и др.
Наиболее опасным, с точки зрения усталостной прочности и долговечности втулки цилиндра двигателя внутреннего сгорания (ДВС), являются места концентрации напряжений - галтели опорного бурта и выточки. Концентрация напряжений определяется их формой, размерами и оказывает значительное влияние на долговечность втулки, так как образование трещины приводит к уменьшению ресурса дизеля и повышению эксплуатационных расходов. В связи с этим возникла необходимость в разработке эффективной технологии, способной повысить долговечность втулки цилиндра.
Решение проблемы уменьшения влияния концентрации напряжений в наиболее опасных местах цилиндровых втулок является эффективным средством повышения их долговечности. Опыт технической эксплуатации и ремонта судовых дизелей показывает, что наиболее опасным местом втулки цилиндра является галтель опорного бурта (фланца).
Результатом высокого уровня напряженного состояния галтели и низкой прочности чугуна является появление в ней трещины. По этой причине на МОД фирмы «Бурмейстер и Вайн» ДКРН 50/110, ДКРН 62/140, ДКРН 62/140-2, ДКРН 74/160-2, фирмы МАН Кбг 57/80С и др. [91] происходили отказы втулок цилиндров из-за образования трещин в галтели опорного бурта при их наработке 4-60 тыс. ч. Средний износ до отказа втулок цилиндров у большинства двигателей не превышал 60-100 мкм/тыс. ч. При таких незначительных износах с учетом допускаемой выработки 4-5 мм срок службы большинства втулок достигал 60-70 тыс. ч. Для многих типов СОД типа 48, ЫУО 36А-1, УБ 26/20АЬ-2, 6ЧН 25/34, Т23НН эта величина составляла 12-30 тыс. ч.
Основная причина образования трещин - недостаточная усталостная прочность серого чугуна - материала втулки [44, 45, 52, 87, 89]. При появлении трещины втулка цилиндра заменяется. Замена ее требует больших трудовых и материальных затрат. По этой причине судовладельцы несут убытки из-за продолжительных простоев судов в ремонте. В этих условиях важно решить задачу повышения долговечности и снижения вероятности разрушения втулки цилиндра под действием циклических нагрузок.
Многообразие способов, с помощью которых пытались решать эту задачу, дало возможность накопить значительный опыт, который был реализован в конструктивных изменениях района опорного бурта, создании новых материалов и технологических процессов, которые позволили уменьшить количество случаев образования трещин [4, 6, 29, 53, 57 64, 67, 73, 90, 91, 93, 101,.109]. Конструктивно- технологические мероприятия позволили уменьшить уровень действующих напряжений, однако, исключить образования трещин в галтели опорного бурта не удалось.
Известно, что чугун обладает плохой технологической свариваемостью. В сварном соединении он образует структуры отбела и закалки, способствующие появлению трещин [9, 10, 26, 39], поэтому распространенные в судоремонте сварочные процессы не нашли широкого применения для решения этой задачи из-за образования в зоне сплавления напряжений растяжения, снижающих несущую способность цилиндровой втулки в этом районе.
Повышение несущей способности цилиндровых втулок, работающих при циклических нагрузках, может быть достигнуто применением технологических процессов, основанных на изменении механических характеристик, структуры и напряженного состояния поверхностных слоев детали. К таким процессам относятся различные способы поверхностного пластического деформирования (ППД) [3, 15, 28, 51, 59, 60, 61, 84, 86, 95? 103, 105]. Применение ППД дает возможность распределить напряжения в галтели таким образом, что благоприятные напряжения сжатия становятся доминирующими и определяют долговечность втулки цилиндра в процессе эксплуатации.
Сравнительный анализ возможностей различных способов ППД [28, 41, 54, 59, 60, 65, 86, 103, 105 107 1 11] позволил установить наибольшую эффективность от реализации их ударным способом (чеканкой), особенно для крупногабаритных деталей, к которым относятся и втулки цилиндров судовых дизелей.
Главной целью настоящей работы является разработка технологии упрочнения галтели опорного бурта втулки цилиндра для повышения ее долговечности.
Научная новизна работы:
Поверхностное пластическое деформирование
Анализ отказов втулок цилиндров дизелей, установленных на судах Дальневосточного бассейна (табл. 1) показал, что наиболее опасным и распространенным повреждением втулок цилиндров является образование трещин в районе галтели опорного бурта из-за снижения предела выносливости материала втулок цилиндров - серого чугуна. Снижение предела выносливости возможно по ряду причин: качество обработки поверхности; абсолютных размеров поперечных сечений (масштабный фактор); концентрации напряжений; эксплуатационных факторов (коррозия, повышенная и пониженная температура, частота и асимметрия поперечной нагрузки и т. д).
Появление трещин в галтелях опорных буртов втулок дизелей объяснялось конструктивными недостатками [57, 67, 87, 89, 109] и в течение ряда лет производилась их модернизация. Однако многочисленные усовершенствования конструкции опорных буртов втулок цилиндров и их сопряжений с крышкой и блоком положительных результатов не дали. Трещины появлялись и на реконструированных втулках, иногда уже через 4,5-5,0 тыс. ч работы двигателя[53].
Дальнейшие исследования позволили установить, что образующийся в процессе эксплуатации нагар между втулкой и крышкой цилиндра увеличивает напряжения в галтели опорного бурта втулки из- за уменьшения теплового зазора между этими двумя деталями и приводят к появлению в нем трещины.
Многие авторы [44, 53, 57, 67, 79, 87, 89] считают, что наиболее вероятной причиной возникновения трещин в районе опорного бурта является наличие большого зазора между втулкой цилиндра и блоком в нижнем центрирующем поясе, что допускает «игру» нижней части втулки за счет инерционных усилий, вызванных большим весом деталей поршневого движения при жестко зажатой цилиндровой крышкой верхнем опорном бурте.
Существенный вклад в процесс образования трещин вносит те- плонапряженность дизелей. Стенки втулок цилиндров испытывают высокие удельные давления (18-22 МПа), температура отдельных зон достигает 100-120 С. Такой высокий уровень механических и тепловых нагрузок приводит к возникновению в стенках втулок значительных механических и термических напряжений [45, 80, 98].
С ростом температуры у чугунов наблюдается снижение предела их прочности вследствие фазовых переходов. Кроме того, при температуре 60-200 С, характерной для охлаждаемой стенки втулки, в чугунах со временем могут развиваться процессы диффузионного старения. Старение приводит к падению пластических свойств металлической основы чугуна, то есть происходит разупрочнение материала втулки цилиндра в процессе эксплуатации дизеля [90, 102, 11 1].
К другим причинам образования трещин относят неравномерность распределения, форму и величину графитовых включений в металлической основе чугуна, низкую усталостную прочность материала втулки, несоблюдение требовательности перпендикулярности опорной поверхности бурта к оси цилиндра при монтаже втулки и эрозию охлаждаемой поверхности [47, 90].
Немаловажную роль в образовании трещин играет и конструктивный дефект опорного бурта втулки, при котором усилие от затяжки шпилек крышки цилиндра и реакция блока образуют пару, в результате чего в опасном сечении действуют сложные напряжения изгиба со скалыванием и растяжением. Величина напряжения при растяжении достигает 42 МПа при допускаемом не выше 39 МПа, так как большие напряжения на микронеровностях, на которые действуют указанные давления, превышают предел текучести металла и в поверхностных слоях возникают явления наклепа, приводящие к образованию и развитию микротрещин [88, 89].
Исследователями были проведены расчетные и экспериментальные работы по установлению причин образования трещин в галтели опорного бурта [44, 53, 67, 84,87, 88, 89, 109], в результате чего было установлено, что трещина в опасном сечении втулки цилиндра образуется тогда, когда действующие напряжения в нем превышают предел усталостной прочности материала (серого чугуна) при отработанном количестве циклов.
Исходя из этого положения, причины образования трещин под буртом втулок цилиндров можно разделить на две группы, ведущие к повышению действующих напряжений и вызывающие снижение усталостной прочности. В первую группу входят: - конструктивные особенности узла «блок - втулка - крышка» цилиндра (наличие изгибающего момента от затяжки крышки); - нерегламентированная чрезмерная затяжка шпилек крышки цилиндра, недопустимое увеличение монтажных зазоров между втулками и блоками в верхних и нижних посадочных местах; - несоблюдение требований перпендикулярности опорной поверхности бурта к оси цилиндра; - высокая теплонапряженность дизеля, неравномерность распределения включения графита в металлической основе чугуна.
Анализ напряженного состояния втулки цилиндра ИУБ 36А-1
Поверхностный слой чугунных втулок судовых дизелей имеет наибольшее число дефектов, а условия их работы таковы, что наиболее нагруженными являются поверхностные и подповерхностные слои. Концентрация напряжений, возникновение и развитие микро- трегцин, разупрочнение, перераспределение остаточных напряжений, наиболее интенсивно происходят в поверхностных слоях, что является основной причиной снижения работоспособности цилиндровых втулок.
Одним из способов повышения качества поверхностного слоя, работающего при циклических нагрузках, является поверхностное пластическое деформирование (ППД) [3, 15, 32, 41, 51, 59, 60, 84, 86, 107, 103, 105, 107]. В процессе ППД поверхностный слой детали упрочняется, в результате чего повышается его износостойкость, стойкость к коррозионным воздействиям. В нем происходят качественные изменения: сглаживаются микронеровности, повышаются твердость и прочность, образуются остаточные напряжения сжатия, достигающие величины 700-1000 МПа, которые оказывают доминирующее влияние на повышение усталостной прочности, сдвигая критические напряжения в область более высоких значений и замедляя процесс развития микротрещин. ППД снижает чувствительность материала к концентрации напряжений от внешней нагрузки вблизи конструктивных и технологических концентраторов [44, 45].
Особенностью ППД является то, что при обработке отдельных участков в поверхности не отмечается ослабления в местах перехода наклепанного слоя в ненаклепанный [58, 60]. Это выгодно отличает ППД от других способов упрочнения, например, от закалки, азотирования,при которых зона перехода обладает пониженной прочностью.
В соответствии с ГОСТ 18296-72 методы ППД подразделяют на статические и ударные. При статических методах обработки инструмент, рабочие тела или среда воздействуют на обрабатываемую поверхность с определенной постоянной силой Р. При ударных методах они многократно воздействуют на всю обрабатываемую поверхность или на ее часть. Статические методы ППД, как правило, обеспечивают меньшую шероховатость поверхности с благоприятной формой микронеровностей; с помощью ударных (динамических) методов можно достичь большой степени упрочнения, которая характеризуется степенью повышения микротвердости, значениями остаточных сжимающих напряжений и толщиной упрочненного слоя. [84, 103].
Эффект динамического упрочнения состоит в том, что чем больше энергия удара, тем меньше время протекания пластической деформации, а следовательно, выше напряжение, при котором происходит переход от упругой деформации к пластической.
Локализация пластической деформации и температуры в микрообъемах при ударе вызывает структурные изменения и фазовые превращения, сопровождающиеся повышением плотности дислокаций [1, 20].
Высокие скорости нагрева выступающих микронеровностей и интенсивный отвод тепла от них в объем образца обуславливают сдвиг критических точек превращений в сторону более высоких температур. Внешнее давление, наоборот, сдвигает температуру критических точек в сторону их снижения. Такое воздействие удара на сплав вызывает, с одной стороны его упрочнение вследствие перекристаллизации и у—»а-превращения в аустенитном чугуне, а с другой - разупрочнение вследствие тепловых импульсов и накопления усталостных дефектов в микрообъемах [105].
Ударное воздействие отличается многообразием факторов, одновременно действующих на металл, но влияющих на него неоднозначно, что вызывает необходимость экспериментального исследования [1].
Способ динамического упрочнения позволяет получить на поверхности детали значительную глубину наклепанного слоя (зависит от структуры чугуна и режима упрочнения), повысить предел его выносливости, предел прочности при растяжении[14, 41, 54, 59, 61]
Доминирующее влияние на повышение выносливости оказывают остаточные напряжения сжатия, которые сдвигают критические напряжения в область более высоких значений, а также замедляют процесс зарождения и развития микроповреждений. Кроме того, остаточные напряжения снижают чувствительность поверхности к локализации напряжений от внешних усилий вблизи конструктивных и технологических концентраторов (галтелей).[27, 44, 62].
Эффект упрочнения ППД заметно повышается с увеличением диаметра детали, то есть наблюдается явление инверсии в масштабном эффекте и приводит к ослаблению влияния частоты нагружения на коррозионно-усталостную прочность. Предел выносливости упрочненных деталей в коррозионной среде примерно в 2-4 раза выше по сравнению с выносливостью неупрочненных деталей [61, 95, 105].
Эффективность упрочнения ППД зависит от способа, режимов и условий обработки, конструкции инструмента, размеров, формы и геометрии деформирующих элементов, для чугуна, например, наилучшие результаты достигались в тех случаях, когда площадь соприкосновения между изделием и деформирующим элементом имела каплеобразную форму [51].
Сравнительный анализ возможностей различных способов ППД [14, 15, 41, 54, 55, 59, 60, 61, 86, 95, 103, 107] позволил установить наибольшую эффективность ППД ударным способом (чеканкой), особенно для крупногабаритных деталей, к которым относятся и втулки цилиндров судовых дизелей.
Методика планирования эксперимента при упрочнении чеканкой
Исследования структуры чугунов СОД по графиту и металлической основе показали: структура серого чугуна втулки цилиндра дизеля марки ИУБ 36А-1 представляет собой колонии пластинчатого графита гнездообразной формы длиной 80-208 мкм; металлическая основа - перлит пластинчатый в количестве 98 % с межпластинчатым расстоянием 0,3-0,8 мкм; ФЭ тройная с пластинами цементита, располагается в виде сетки с диаметром ячейки 724 мкм: ПГФ4-ПГрЗ-ПГд170-ПГ10-Пт1-П-Пд0,5-ФЭ5-ФЭр2-Фэд650; структура серого чугуна втулки цилиндра дизеля УБ 26/20АЬ-2 состоит из распределенного пластинчатого графита прямолинейной формы длиной 80-160 мкм; металлическая основа - перлит пластинчатый в количестве 98 %, расстояние между пластинами перлита до 0,3 мкм; ФЭ тройная, с пластинами цементита, располагается в виде разорваной сетки с диаметром ячейки 304 мкм: ПГФ1-ПГр2-ПГд180-ПГ12-Пт1-П-Пд0,3-ФЭ5-Фэр2-Фэд400; структура серого чугуна втулки дизеля марки 6ЧН 25/34 - неравномерно распределенный пластинчатый графит гнездообразной формы длиной 320-480 мкм; металлическая основа - перлит пластинчатый в количестве 98 %, расстояние между пластинами 0,8-1,3 мкм; ФЭ тройная, с пластинами цементита, располагается равномерно: ПГФ4-ПГр2-ПГд360-ПГ12-Пт1-П-Пд10-ФЭ5-ФЭр1. Результаты определения структуры чугуна по графиту и металлической основе представлены в Приложениях 4, 5. Металлографические исследования позволили установить, что структура чугуна втулки цилиндра дизеля марки УБ 26/20АЬ-2 отличается от структуры чугунов втулок цилиндров дизелей марок ЫУБ 36А-1 и 6ЧН 25/34 в оценке графита: большим количеством включений графита, меньшей длиной и более равномерным их распределением в металлической основе; в оценке металлической основы: большей дисперсностью перлита, большим количеством ФЭ и меньшим диаметром ячейки сетки ФЭ (мельче зерно перлита). Анализ химического состава и микроструктуры чугунов показал, что большей как статической, так и усталостной прочностью будет обладать серый чугун с мелкими, равномерно распределенными графитными включениями, большей дисперсностью перлита и меньшей величиной его зерна. В нашем исследовании таким чугуном является чугун втулки цилиндра дизеля марки VD 26/20AL-2. В структуре чугунов втулок цилиндров МОД графитные включения грубые, их длина у некоторых чугунов достигает величины более 1000 мкм (Приложение 4). Металлическая основа исследованных чугунов - перлит пластинчатый (содержание перлита от 96 до 98 %) с расстоянием между пластинами от 1,3 до 1,6 мкм. Дисперсность перлита для большинства чугунов находится в пределах 1,3-1,6 мкм, но может и превышать 1,6 мкм (чугун втулок ДКРН 50/110, ТАД 300). Фосфидная эвтектика (Приложение 5) тройная мелкозернистая или с пластинками цементита в виде отдельных включений. Краткая металлографическая характеристика чугуна втулок цилиндров дизелей МОД: Металлографические исследования чугуна втулок цилиндров различных типов дизелей позволили установить, что дисперсность перлита и величина включений графита зависят, в первую очередь, от технологии их литья, применяемой заводом-изготовителем. Ведущие дизелестроительные фирмы в течение последних лет вели исследования, направленные на повышение механических свойств чугуна для втулок цилиндров дизелей. Увеличение прочности чугуна с 210 до 280 МПа позволило повысить давление сгорания в цилиндре дизеля. Однако рост цилиндровой мощности без изменения конструкции втулки привел к снижению ее надежности. Наибольших успехов в области создания новых материалов для втулок цилиндров добилась фирма Mitsui [101], которая разработала чугун с червеобразным графитом. Эта структура занимает промежуточное положение между чугунами с пластинчатым и шаровидным графитом и удачно сочетает их положительные свойства: высокую механическую прочность, как у чугуна с шаровидным графитом, и высокую износостойкость, как у чугуна с пластинчатым графитом. Чугун содержит следующие химические компоненты (% по массе): углерод - 3,8; кремний - 1,74; марганец - 0,62; сера - 0,019; медь - 1,48; олово - 0,032; церий - 0,012; магний - 0,023; бор и фосфор. Повышение механических свойств достигается так же за счет легирования медью, оловом, церием и бором. Из исследуемых материалов наиболее высокой прочностью обладает чугун втулки дизелей ДКРН 62/140. Из исследуемых материалов втулок СОД (табл.8) наиболее высокой прочностью обладает чугун втулок цилиндров дизеля VD 26/20AL-2 (дисперсность перлита 0,3 мкм). По мере уменьшения дисперсности (увеличения зерна) перлита уменьшается и предел выносливости чугуна. Так для чугуна втулок цилиндров дизелей 6ЧН 25/34 при дисперсности 0,8-1,3 мкм предел выносливости составляет всего 90 МПа. Кроме того, по мере уменьшения дисперсности перлита возрастает и длина графитных включений (см. Приложение 4).
Влияние ППД на усталостную прочность серого чугуна
На основании анализа надежности втулок цилиндров СОД и МОД, а так же проведенных экспериментальных исследований, можно сделать следующие выводы:
Основным видом отказа втулок цилиндров СОД и МОД является образование трещин в районе галтели опорного бурта из-за недостаточно высокого предела выносливости материала втулок - серого чугуна. Значительные материальные потери из-за преждевременного вывода из эксплуатации втулок цилиндров делают актуальным поиск способов повышения их долговечности.
Исследование напряженного состояния втулок дизелей ДКРН 74/160-3 и КУБ 36А-1 методом конечных элементов позволило установить, что высокий уровень напряжений в галтели опорного бурта носит локальный характер (район с высокими напряжениями занимает не более 30 % от поверхности галтели и находится в наиболее углубленной ее части).
Напряжения, действующие в сечении втулок цилиндров - растягивающие, способствующие образованию трещины в галтели опорного бурта. Величина суммарных меридиональных напряжений у штатных втулок дизелей 6ДКРН 74/160-3 и ЫУБ 36А-1 составляют, соответственно, 156 и 146 МПа. Величина растягивающих напряжений в направлении распространения трещины уменьшается. 4. Предел выносливости чугуна втулок цилиндров СОД имеет величину 90-132 МПа, а МОД соответственно 75-95 МПа. Предел выносливости чугуна втулок цилиндров МОД, необходимый для обеспечения срока службы втулки 60 тыс. ч - 113 МПа, для СОД (40 тыс. ч) - 137 МПа. Очевидно, что усталостная прочность чугу- нов, применяемых в настоящее время для изготовления втулок цилиндров ДВС недостаточна. 5. Металлографические исследования серого чугуна - материала втулок цилиндров СОД и МОД позволили установить следующее: - структура чугунов втулок цилиндров дизелей - серый перлитный чугун с графитом пластинчатой формы, исключение составляет чугун втулки дизеля ДКРН 62/140 - графит гнездообразной формы; - средняя длина включений графита колеблется в пределах от 208 мкм (чугун втулки дизеля ЛШ 26/20АЬ-2) до 1040 мкм (чугун втулки дизеля ДКРН 62/140); - дисперсность перлита для большинства чугунов находится в пределах 1,3-1,6 мкм, дисперсность чугуна втулок дизелей ДКРН 50/110 и ТАД 300 превышает 1,6 мкм. 6. Из всех известных способов ППД метод чеканки является эффективным средством повышения прочностных свойств серого чугуна. При ППД серого чугуна сохраняются основные закономерности формирования механических свойств, влияющих на его показатели качества, при этом: - глубина упрочнения на оптимальном режиме достигает 8 мм; - шероховатость поверхности серого чугуна после чеканки достигает Яа 0,08 мкм (при исходной шероховатости Яа 1,6 мкм); - за счет образования остаточных напряжений и снижения шероховатости поверхности, ППД повышает предел выносливости серого чугуна в среднем 1,5-1,75 раза; - степень упрочнения серого чугуна при ППД составляет на оптимальном режиме 15-24 %: (среднее повышение микротвердости в зоне упрочнения); - предел прочности при растяжении повышается на 10-14 %; 7. Наибольшее влияние на величину и распределение остаточных напряжений, поверхностную твердость, глубину и степень упрочнения серого чугуна при ППД оказывает энергия удара. Предельно допустимая ее величина, зависит от геометрии соприкасающихся -109 поверхностей при чеканке (для серого чугуна Е = 1,5 Дж/мм), превышение которой вызывает явление перенаклепа, снижающего механические свойства материала упрочняемой поверхности. 8. Применение ППД методом чеканки позволяет продлить срок службы втулок цилиндров, имеющих трещины глубиной до 20 % от толщины стенки втулок. Эффект упрочнения от чеканки устраняет влияние концентратора напряжений, каким является проточка и повышает предел выносливости материала втулки цилиндра. Считаем, что втулки цилиндров, с глубиной проточки до 20 % толщины после удаления трещины, будут иметь срок службы, примерно, как и у новых втулок. 9. Прогнозирование долговечности упрочненных втулок судовых дизелей показывает, что ППД методом чеканки галтели опорного бурта втулки цилиндра позволяет повысить ее долговечность в 2-2,5 раза. Эксплуатационные испытания опытных втулок, имевших трещины в галтели опорного бурта и восстановленных по разработанной технологии, имеют наработку в настоящее время более 15000 ч, что свидетельствует об эффективности технологической схемы восстановления и оптимальном выборе области параметров режима ППД. Годовой экономический эффект за счет увеличения ресурса втулок цилиндров при годовой программе восстановления 30 штук составит для судовладельца 6847464 рубля.
