Восстановление головки блока цилиндров двигателя (80

Приведен анализ износного состояния, описаны тех­ нология и оборудование для восстановления головки бло­ ка цилиндров двигателя ЗМЗ-53 с последующим упроч­ нением способом микродугового оксидирования (МДО) плоскости прилегания. Коррозионная стойкость увели­ чилась более чем в 3 раза.

При работе двигателя головка блока цилиндров (ГБЦ) испытывает воздействие высоких темпера­ тур (до 300 °С). При запуске, изменении режима работы и остановке двигателя головка испытывает значительные колебания температуры. На состоя­ ние ГБЦ влияют также вибрация деталей, измене­ ние температуры и физических свойств охлаждаю­ щей жидкости, естественное старение и усталость материала. Агрессивные жидкости, применяющие­ ся в системе охлаждения корпусных деталей (тосол, антифриз, ионизированная вода), приводят к зна­ чительным коррозионным разрушениям корпус­ ных деталей двигателей внутреннего сгорания.

Анализ литературных данных показал, что дан­ ные по износу плоскости прилегания ГБЦ двига­ теля ЗМЗ-53 противоречивы. Поэтому для получе­ ния более точных сведений в моторемонтном цехе АО "Ресурс плюс", занимающемся капитальным ремонтом ДВС в г. Орле и Орловской области, в те­ чение двух лет проводили сбор данных по износу плоскостей прилегания головок. Измерению под­ вергали выборку деталей в количестве 100 шт. Вы­ бор плоскостей измерений проведен согласно ГОСТ 18509—88. Действительные размеры износа плоскостей прилегания определяли на специаль­ ном приспособлении, используя глубиномер 25 кл. 1 (ГОСТ 7470—92). Математическую обработку по­ лученных статистических данных проводили с ис­ пользованием ПЭВМ.

Установлено, что распределение износа плоско­ стей прилегания подчиняется теоретическому за­ кону распределения Вейбулла. Анализ результатов показал, что количество деталей, у которых износ превышает допустимый, составляет около 75 %. Средний износ составляет 1,483 мм, среднее квад­ ратичное отклонение — 0,775, коэффициент вариа­ ции — 0,539. Максимальный износ привалочных плоскостей достигает 3,3.

Проведенные исследования позволили разрабо­ тать и предложить ремонтному производству тех­ нологический процесс восстановления деталей ду­ говой металлизацией с последующим упрочнением способом МДО на примере головки блока двигате­ ля ЗМЗ-53 (рисунок).

Головки, поступающие в ремонт, тщательно очищают от грязи, нагара и накипи с помощью ша­ беров и щеток. После механической очистки ос­ татков жиров и масел загрязнения с деталей и присадочной проволоки удаляют обезжиривани­ ем органическими растворителями или водными растворами синтетических моющих средств.

Очищенные детали подвергают дефектации, оп­ ределяя износ плоскости прилегания. После де­ фектации изношенную деталь готовят для металли­ зации, осуществляя механическую обработку на вертикально-фрезерном станке 6М12П до выведе­ ния следов изнашивания, а затем в закрытой каме­ ре струей воздуха, содержащей корунд и стальную колотую дробь. Давление воздуха при обработке в за-

Ремфонд

Очистка

X

Дефектации

X

Предварительная механическая обработка

Подготовка поверхности дефектной детали и прнсадочной проволоки для металлизации

ЭДМ

X

Механическая обработка

Обезжиривание

МДО

Промывка в воде

Сушка, контроль качества покрытия

Финишная механическая обработка

Контроль, сортировка

Маркировка, консервация, упаковка

Структурная схема технологического процесса восстановления электродуговой металлизацией (ЭДМ) с последующим упрочне­ нием МДО плоскости прилегания головки ГБЦ ЗМЗ-53

крытой камере 0,6...0,9 МПа, средний расход матери­ ала 1,7 м /мин, дистанция обработки 140... 160 мм, угол наклона струи воздуха с материалом к обраба­ тываемой привалочной плоскости головки цилин­ дров 80°, скорость перемещения головки цилиндров относительно распыляющего пистолета 0,6 м/мин. Перед металлизацией отверстия камер сгорания и водяной рубашки охлаждения головки закрывают асботекстолитовыми пробками. Электродуговую металлизацию (ЭДМ) осуществляют на механизи­ рованной установке, которая содержит модернизи­ рованный электрометаллизатор ЭМ-14М, блок управления, кассеты для присадочной проволоки, металлизационную камеру и источник питания ВДУ-504. Процесс осуществляется в металлизационной камере. Режимы ЭДМ: сила тока дуги — 310 А, напряжение — 30...35 В, подача присадоч­ ной проволоки марок АМгб или АД1 диаметром

0,7 МПа, расстояние от сопла металлизатора до привалочной плоскости головки цилиндров — 100... 120 мм, продолжительность металлизации — 9... 10 мин, толщина нанесенного слоя металла — до 3,5 мм. После нанесения слоя металла плоскость прилегания головки подвергают механической об­ работке — фрезерованию на вертикально-фрезер­ ном станке модели 6М12П с припуском под МДОпокрытие. Затем выполняют необходимые свер­ лильные работы: зенкуют фаски установочных от­ верстий на глубину 2...3 мм и фаски под шпильки.

Перед МДО детали обезжиривают в водном растворе, содержащем 5... 10 г/л NaOH, 40...50 г/л

Na3 P04 и 3...5 г/л Na2Si03, после чего поверхно­ сти, не подлежащие упрочнению, изолируют щелочестойким силиконовым герметиком. Далее осу­ ществляют упрочнение плоскости прилегания способом МДО в щелочном электролите следую­ щего состава: гидроксид калия КОН — 3 г/л, жид­ кое стекло Na2Si03 — 10 г/л. Режимы обработки: плотность тока — 15...20 А/дм , температура элек­ тролита — 18...23 °С, продолжительность оксидиро­ вания — 1,5 ч. Увеличение размеров детали после МДО составляет 90... 100 мкм.

После МДО деталь промывают в проточной во­ де комнатной температуры, сушат и осуществляют контроль качества полученного покрытия. Затем упрочненную поверхность деталей подвергают фи­ нишной механической обработке на плоскошли­ фовальном станке ЗК228А при помощи алмазного абразивного круга марки АСН (ГОСТ 24747—90).

Предлагаемая технология восстановления плос­ кости прилегания ГВЦ двигателя ЗМЗ-53 электро­ дуговой металлизацией с последующим упрочнени­ ем способом МДО позволит более чем в 3 раза уве­ личить коррозионную стойкость этой поверхности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Басинюк В. Л., Белоцсрковский М. А. Разработка техно­ логии и применение многослойных комбинированных по­ крытий на основе оксидокерамики / / Трение и износ. 2003. Т. 24. № 2. С. 203...209.

НОВИКОВА. Н., Батищев А. Н. и др. Восстановление и уп­

рочнение деталей из алюминиевых сплавов микродуговым оксидированием: Учебное пособие. Орел: ОрелГАУ, 2001. 99 с.

Соловьев О. О., Глозман Л. А. и др. Электродуговая метал­ лизация сшгуминовых головок цилиндров // Механизация и электрификация в сельском хозяйстве. 1990. № 10. С. 53.