6 Технология ремонта поршня

Ремонт данного поршня осуществляется ручной и автоматической аргонодуговой наплавкой.

Восстановлению автоматической и ручной аргонодуговой наплавкой подлежат перемычки под поршневые кольца по высотам канавок.

Перед дефектацией поршень необходимо очистить от грязи, масла промывкой горячей водой и протиркой ветошью, смоченной в органическом растворителе.

Не допускается в процессе очистки нанесение механических повреждений на поверхности поршня.

Сварочные материалы должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТ и ОСТ, иметь сертификаты или данные химического анализа. Сварочная проволока и присадочные прутки после химической отчистки должны иметь серебристо-матовый цвет. Не допускается наличие на поверхности загрязнений. Допускается механическая очистка наждачной бумагой присадочных прутков из проволоки Св АМг5 для ручной аргонодуговой наплавки после промывки от различных загрязнений.

Рисунок 6.1 – Последовательность наплавки канавок

В канавках под поршневые кольца на рабочих поверхностях не допускаются газовые раковины диаметром более 2 мм, глубиной более 1мм, расположенные ближе 4 мм от кромки. В количестве более шести штук на поршне. На рабочей поверхности поршней не допускаются рыхлоты, пористость, заусеницы, риски, забоины и вмятины.

Подготовка сварочных материалов

Сварочная проволока и присадочные прутки перед наплавкой должны быть очищены химическим способом в следующей последовательности:

а) удаление консервирующей смазки промывкой горячей водой или водным раствором стирального порошка. Допускается применение раствора следующего состава:

1) 40–50 г/л тринатрийфосфат;

2) 5–10 г/л синтанол ДС-10;

б) травление проволоки при температуры 15–25 ^○С, в течение 2–5 мин, в 5 % растворе каустической соды.

При появлении на поверхности раствора жира и грязи необходимо немедленно удалить.

в) промывка в горячей проточной воде при температуре не ниже 50 ^○С;

г) промывка в холодной проточной воде;

д) осветление в растворе при температуре 15–25 ^○С в 15 % растворе азотной кислоты, в течении 2–5 минут.

Осветление поверхности производим до исчезновения темного налета.

е) промывка в холодной проточной воде до полного удаления остатков осветляющего раствора;

ж) промывка в горячей проточной воде при температуре, не менее 50 ^○С;

з) сушка при температуре 60–80 ^○С до полного удаления влаги.

Технологический процесс наплавки перемычек.

Перед механической обработкой поршень очистить от грязи, масла способами, указанными в предыдущем пункте.

Установить поршень на токарный станок, используя оправку и произвести разделку перемычек под наплавку.

Установить поршень на манипулятор или наплавочный станок, используя оправку.

Произвести предварительный подогрев поршня до температуры 200–250 ^○С. Нагрев производить с помощью газовых горелок. Указанную температуру поддерживать на протяжении всего процесса наплавки. Допускается производить предварительный подогрев в термопечи. Контроль температуры осуществлять термопарами или термокарандашами.

Наплавку поршня производить согласно режимам, приведенным в табл. 7.

Производим контроль качества наплавки внешним осмотром с целью обнаружения дефектов.

При обнаружении дефектов, выявляем их границы, удаляем механическим способом и производим повторную наплавку дефектных мест.

Таблица 7 – Режимы наплавки поршня

Способ наплавки	Режимы наплавки
	Сила тока, А	Диаметр электрода, мм	Диаметр проволоки, мм	Расход аргона, л/мин	Род тока
Ручная аргонодуговая наплавка неплавящимся электродом перемычек поршня	200-250	4-5	5-6	14-16	переменный

При отсутствии дефектов производим окончательную механическую обработку поршня на токарно-винторезном станке 1К62.

Производим окончательный контроль качества восстановленного поршня: внешним осмотром, капиллярной дефектоскопией, обмерами.

Предъявляем поршень ОТК.

Предъявляем поршень инспектору Регистра.

7 Расчёт поршня на прочность

Целью данного расчета является проверка прочности алюминиевого поршня.

Исходные данные.

Поршень двигателя 4Ч 10,5/13 изготовлен из алюминиевого сплава АК-4 ГОСТ 2685-75. Механические свойства сплава приведены в табл. 8.

Таблица 8 – Механические свойства алюминиевого сплава АК-4

Наименование материала	σв, МПА	Ψ, %	Δ, %	НВ, МПа
АК-4 ГОСТ 2685-75	≤190	–	–	90

7.1 Расчет напряжения поршня от давления газов рассчитывается по формуле:

где Pz = 63	–	максимальное давление сгорания газов, МПа;
r = 71	–	внутренний радиус днища, мм;
δ = 33	–	толщина днища, мм.

Коэффициент запаса прочности по напряжения в днище поршня рассчитывается по формуле:

7.2 Расчет температурных напряжений днища в поршне рассчитывается по формуле:

где α = 0,000019	–	коэффициент линейного расширения материала, (град-1);
Е = 0,7×104	–	модуль упругости материала, (кг\см2);
µ = 0,32	–	коэффициент Пуассона;
δt	–	перепад температуры, (кДж/ч·м·К).

Перепад температуры по толщине стенки рассчитывается по формуле:

где δ = 0,033	–	толщина днища поршня, (м);
λ = 753	–	коэффициент теплопроводности материала, (кДж/ч·м·К);
Q	–	удельные тепловые нагрузки днища поршня, (кДж/ч·м2).

Удельная тепловая нагрузка днища рассчитывается по формуле:

где αп = 0,015	–	доля теплоты, (%);
ge = 0,20	–	удельный эффективный расход топлива, (кг\см2);
Nц = 0,60	–	цилиндровая мощность дизеля, (кВт);
Qн = 42500	–	низшая теплота сгорания топлива, (кДж/кг);
Fп = = 0,180	–	площадь днища поршня, (м2).

Перепад температуры по толщине стенки:

Максимальные температуры напряжения днища в поршне:

Коэффициент запаса прочности:

Расчет показал, что напряжения в поршне от давления газов и от температуры не превышает допустимого.