Общие сведения

Коленчатые валы автомобильных двигателей изготовляются из конструкционных сталей 45 и 50 с более сужеными пределами содержания углерода (стали селект) или с повышенным содержанием марганца – сталь 50Г (коленчатые валы двигателей ЯМЗ) или литыми из высокопрочного чугуна модифицированного шаровидным графитом марки ВЧ 50-2 (двигатели ГАЗ). Шейки стальных коленчатых валов закалены ТВЧ до твердости HRC 52…62, чугунных – до HRC 40…55. Глубина поверхностно-закаленного слоя валов различных двигателей находится в пределах от 2,5 до 6,5 мм.

Коленчатые валы относятся к классу деталей «Круглые стержни». Установочными базами при обработке этих деталей служат центровые отверстия и реже – наружные цилиндрические поверхности.

Характерными дефектами круглых стержней являются: износ шеек, повреждение и износ резьбовых поверхностей, погнутость, биение привалочных поверхностей фланцев, износ гнезд под подшипники, износ эксцентриков кулачков, износ торцевых поверхностей, облом или износ зубьев, износ шлицов и забитость центровых отверстий и др.

Типовой технологический процесс включает операции по восстановлению базовых поверхностей, восстановлению изношенных поверхностей, термообработке и завершающие стрелочные операции.

Способы восстановления коленчатых валов

На авторемонтных заводах применяют различные способы восстановления коленчатых валов.

План операции по устранению дефектов коленчатых валов зависит от способа восстановления шеек под подшипники. Коренные и шатунные шейки коленчатых валов всех конструкций автомобильных двигателей первоначально, до использования вкладышей всех ремонтных размеров, выпускаемых промышленностью, восстанавливаются способом ремонтных размеров. После использования вкладышей шейки валов обычно восстанавливают наплавкой с последующей механической обработкой под номинальный или ремонтный размер в зависимости от наличия на заводе вкладышей того или иного размера.

При способе ремонтных размеров план операции по восстановлению вала может быть следующим: правка центров вала; контроль биения вала и при необходимости правка вала; нарезание резьбы ремонтного размера под храповик; шлифование коренных и шатунных шеек; развертывание отверстий во фланце вала под болты крепления маховика, растягивание отверстия под подшипник ведущего вала коробки передач; запрессовка кольца (втулки); тонкое растачивание отверстия втулки под наружное кольцо шарикоподшипника; полирование шеек; контроль вала; балансировка.

Шейки коленчатых валов, вышедшие из всех ремонтных размеров, восстанавливают наплавкой под флюсом по одному из трех вариантов (предпочтительнее по первому) с соблюдением указанной последовательности операций и технологии наплавки под флюсом:

1. Наплавка проволокой Нп – ЗОХГСА, под флюсом АН-348-А, нормализация, проточка шеек, закалка ТВЧ, шлифование и полирование шеек (технология СПИ).

2. Наплавка проволокой Нп – 80, высокотемпературный отпуск, проточка шеек, закалка ТВЧ, шлифование и полирование шеек.

3. Наплавка шеек пружинной проволокой II класса (ГОСТ 9389-75) с содержанием углерода 0,7 – 0,8 % (соответствует Нn – 80) под легирующим флюсом массовой доли (в %): флюса АН - 348-А 95,5; графита порошкового 2,5; феррохрома порошкового 2,0; предварительное и окончательное шлифование и полирование шеек (технология НИИАТ).

После механической обработки шеек целесообразно упрочнение галтелей поверхностным пластическим деформированием.

Валы двигателей ЯМЗ и валы из высокопрочного чугуна (двигатели ГАЗ) трудно поддаются наплавке под флюсом из-за образования трещин вследствие достаточно высокого содержания углерода. Поэтому валы этих двигателей целесообразно восстанавливать газо-термическим напылением.

Восстановление шеек коленчатых валов возможно и гальваническими покрытиями – струйным хромированием или железнением. Однако хромирование и железнение шеек валов в практике авторемонта не получили широкого применения.