Тема 4.6 Технология изготовления гильз.

Гильзы цилиндров ( втулки) двигателей внутреннего сгорания в процессе работы испытывают значительные нагрузки от давления газов, термические напряжения от нагрева продуктами сгорания , подвергаются корродирующему воздействию горячих газов и истиранию.

В большинстве двигателей гильзы охлаждаются водой , которая оказывает корродирующее воздействие на наружные поверхности.

Сопряжение гильзы с поршнем и поршневыми кольцами должно быть таким, чтобы предотвращалась утечка газов из цилиндра в картер.

Гильзы цилиндров изготовляют из серого модифицированного или легированного чугуна с механическими св-ми не ниже, чем у чугуна СЧ 21-40, с твёрдостью НВ не ниже 170÷190. Гильзы быстроходных двигателей термически обрабатывают до твёрдости НRС рабочей пов-ти не ниже 40. При закалке гильз ТВЧ глубина закалённого слоя должна быть не менее 1,5 мм.

Внутренняя пов-ть выполняется по 2-му классу точности и 7-9му классу чистоты; овальность и конусность не должны превышать 0,8 поля допуска. Биение посадочных поясков относительно отверстия в зависимости от раз-ров втулки должно быть не более 0,05-0,1 мм, а торцовое биение опорного буртика не более 0,03-0,05 мм . Гильзы необходимо подвергать гидроиспытаниям водой при давлении не менее 5 кг/см², причём верхнюю часть гильз (1/3 длины) – при давлении, в 1,5 раза превышающем давление вспышки.

Гильзы двухтактных двигателей имеют в средней части продувочные и выпускные окна.

В форсированных быстроходных двигателях применяются также гильзы, изготовленные из стали с азотированной , цементованной или покрытой пористым хромом поверхностью. Наружные пов-ти гильз судовых двигателей для повышения коррозионной стойкости кадмируют, цинкуют или хромируют.

Заготовки чугунных гильз больших размеров отливают в сухие земляные формы. Отливку производят в вертикальном положении , буртиком вниз; на верхней части отливки делают прибыль.

Заготовки гильз малых раз-ров отливают в земляные формы или центробежным способом. В качестве заготовок для стальных гильз применяют катаные трубы.

Обработка гильз цилиндров больших размеров в мелкосерийном производстве.

Литую заготовку после проверки и разметки устанавливают на токарном станке. Прибыльную часть закрепляют в кулачках патрона; с другой стороны в отверстие отливки устанавливают регулируемую вставку, в которую упирается центр задней бабки . На токарном станке производится обдирка верхнего буртика, направляющих поясков и стенок между ними, нижней части гильзы и отрезка прибыли. Затем гильзу устанавливают направляющими поясками в приспособление, закреплённое на стойке расточного станка, и резцовой головкой, закреплённой в борштанге, растачивают отверстия. Чистовое растачивание производят в таком же приспособлении после т/о, которое заключается в снятии напряжений или в закалке и отпуске, обеспечивающих повышение твёрдости детали.

Фрезерование выпускных и продувочных окон выполняется на горизонтально-расточных или вертикально- фрезерных станках, и при значительном выпуске деталей – на специальных станках с несколькими поворотными фрезерными головками.

Окончательно отверстия обрабатывают на хонинговальных станках хоном с раздвижными абразивными брусками.

Обработка большой пов-ти зеркала цилиндра с высокой точностью , обеспечивающей равномерный малый припуск на хонингование затруднительно. Поэтому целесообразно для упрощения обработки и сокращения трудоёмкости растачивания оставлять на хонингование большой припуск ( до 0,5 мм на Ø), а хонингование производить последовательно тремя наборами брусков: крупнозернистыми ( зернистость 40-50), средними ( зернистость 12-10) и тонкими ( зернистость 4-3).

При хонинговании втулку необходимо закреплять за буртик, чтобы избежать деформации детали и получения овального отверстия.

Обработка чугунных гильз в массовом производстве.

Чугунные гильзы небольших размеров в массовых кол-вах изготовляются для тракторных , комбайновых и других двигателей широкого назначения.

Заготовки тщательно очищают от формовочной земли, зачищают остатки литников; особенно тщательно зачищают торцы , кромки которых явл-ся установочной базой на первой операции.

Отверстие растачивают на многошпиндельном расточном станке наборными зенкерами; оно служит базой для дальнейшей обработки.

Внешние пов-ти обрабатывают в несколько приёмов на токарных многорезцовых станках. Гильзу закрепляют а роликовых или разжимных оправках с пневматическим приводом.

После обдирки внутреннюю пов-ть гильзы подвергают закалке ТВЧ. Закалку гильзы производят с помощью подвижного индуктора, который перемещаясь снизу вверх во вращающейся гильзе, последовательно нагревает её внутреннюю пов-ть. Нагретая пов-ть охлаждается струями воды, вытекающими из отверстий, просверленных в нижней части индуктора. Вода, проходя через индуктор, охлаждает его.

Закалённую пов-ть гильзы предварительно растачивают зенкерами или расточными головками, оснащёнными пластинками твёрдого сплава, и затем развёртывают или шлифуют на внутришлифовальных станках.

Этот метод применяют в тех случаях, когда твёрдость НRС закалённого слоя более 45.

При меньшей твёрдости обрабатываемой пов-ти развёртки, оснащённые пластинками твёрдого сплава, работают достаточно устойчиво. В этом случае целесообразно вводить черновое хонингование крупнозернистыми брусками. Черновое и чистовое хонингование ведётся с обильным охлаждением детали керосином, который препятствует засаливанию брусков.

Окончательная обработка буртика и посадочных поясков должна обеспечить их концентричность и перпендикулярность к оси отверстия . Эти операции производят на токарных или круглошлифовальных станках, в оправках ( цанговых или с гидропластом).

Технологический процесс изготовления стальных гильз отличается от ТП обработки чугунных гильз тем, что в данном случае в качестве заготовки детали применяют катаные трубы из стали 35ХМЮА или 38ХМЮА ( при азотировании зеркала цилиндра) и из стали 45 или 45Х ( при хромировании).

Трубы разрезают дисковой пилой на заготовки или на труборезном станке. Длина заготовок равна длине детали с припуском на торцах. Заготовки подвергают нормализации.

Предварительное растачивание и обработку наружных поверхностей гильз производят также , как гильз из чугуна. Затем деталь подвергают закалке и п/чистовой обработке. Зеркало гильзы перед азотированием или хромированием шлифуют. Поверхности , которые необходимо обрабатывать после азотирования, покрывают тонким слоем олова.

После азотирования оставляют припуск (0,15-0,2 мм) на обработку зеркала цилиндра для снятия хрупкого слоя, в котором могут образовываться трещины. После азотирования или хромирования производят чистовую обработку наружных поверхностей, шлифование и хонингование отверстия.

Стальные гильзы обычно имеют тонкие стенки. Во избежание деформации детали её при обработке отверстия зажимают в осевом направлении ( за буртик или по торцам), а обработку наружной пов-ти производят в точных цанговых оправках или вставных пробках, плотно входящих в отверстие.

Точность отверстия контролируют индикаторными нутромерами, настраиваемыми по эталонным кольцам. Проверку биения наружных поясков и торцов буртиков производят в оправках или контрольных приспособлениях, в которых гильза базируется по отверстию.

Схема технологического процесса обработки гильзы цилиндра двухтактного двигателя.

№№	Операция.	Оборудование.	Приспособление.	Инструмент.
1	Проверка отливки и разметка.	Разметочная плита.	Домкраты, призма.	Штангенрейс- мус,циркуль.
2	Черновая обработка буртика наружной поверхности и пояска, отрезание прибыли.	Токарный станок.	Патрон, регулирующая вставка, вращающ-ся центр.	Резцы.
3	Черновое растачивание отверстия и подрезание нижнего торца гильзы.	Горизонтально- расточной станок.	Для установки.	Резцовая борштанга, головка, резцы.
4	Т/о ( снятие напряжений или закалка, отпуск и снятие напряжений)	Термические печи.	-	-
5	Чистовое растачивание отверстия.	Горизонтально-расточной станок.	Для установки.	Резцовая борштанга, головка, резцы.
6	Чистовая обработка наружных пов-тей , протачивание уплотнительных канавок, подрезание торцов.	Токарный станок.	Разжимные центрирующие вставки.	Резцы.
7	Завальцовка колец из красной меди.	-	Для завальцовки колец.	-
8	Гидравлические испытания.	Стенд для испытания.	-	-
9	Разметка выпускных и продувных окон.	Разметочная плита.	Шаблон.	Чертилка.
10	Сверление отверстий в углах окон и отверстий для вывода фрезы.	Радиально- сверлильный станок.	Поворотное.	Свёрла.
11	Фрезерование выпускных и продувных окон.	Специальный фрезерный ( или горизонтально- расточной станок)	Поворотное.	Концевые фрезы.
12	Хонингование зеркала цилиндра.	Хонинговальный станок.	Установочное кольцо, прижимные планки.	Хон. Шлифовальные бруски.
13	Окончательная обработка центрирующих поясков, уплотнительных колец и буртиков.	Токарный станок.	Разжимные центрирующие вставки.	Резцы.