ляє за рахунок утворення плівки на гартує поверхні регулювати швидкість охолодження і тим самим уникати появи гартівних мікротріщин.
Малюнок 4.1 - Схема гарту щоки кривошипа і твердість зон колінчастого валу, підданого загартуванню
Значне зміцнення колінчастих валів може бути досягнуто і за рахунок гарту щік і галтелей. При цьому втомна міцність на вигин нормалізованих колінчастих валів підвищується на 25%, тобто майже до рівня поліпшених. На Дніпропетровському мотороремонтному заводі розроблений спосіб зміцнення колінчастих валів, по якому виробляється гарт кожної сторони щоки кривошипа колінчастого валу з прилеглими до неї найбільш навантаженими ділянками галтелей. Загартування ведеться в зоні, розташованій між осями корінний та шатунной шийок, в напрямку, перпендикулярному площині, що проходить через осі (рисунок 4.1, а). Глибина загартованих зон регулюється зміною потужності, що передається індуктором на деталь, і тривалістю нагрівання. Величина твердості і глибина загартованих зон на щоках і галтелях в кожному конкретному випадку вибираються з умов отримання максимальної втомної міцності деталей (рисунок 4.1, б). Загартування щік і ділянок галтелей виробляють після механічної обробки деталей і поверхневого гарту шийок. Загартовані зони щоки можуть замикатися по торця і утворювати загартований пояс, який значно підвищує її жорсткість і міцність.
4.2 Способи підвищення втомної міцності шийок валів
Способи підвищення втомної міцності колінчастих валів поділяються на два види: загального та місцевого зміцнення. До перших відносяться поліпшення і азотування, до других - накатка і гарт найбільш навантажених елементів валу. Застосування способів загального зміцнення за рахунок поліпшення (передзагартуванням шийок ТВЧ) і азотування супроводжується значним підвищенням трудомісткості і вимагає додаткових виробничих площ. Тому в умовах діючого масового виробництва найбільш актуальним є зміцнення нормалізованих колінчастих валів методом накатка галтелей або гарту ТВЧ.
Загартування галтелей значно підвищує втомну міцність валу. Однак у цьому випадку потрібно високоякісний метал без будь-яких сторонніх в ньому включень. При використанні звичайних середньовуглецевих сталей і при загартуванню шийок ТВЧ ефектним способом зміцнення галтелей є їх пластична деформація шляхом обкатки роликами (рисунок 4.2). При цьому форма роликів повинна бути такою, щоб галтелі обкатувалися по всій їх тороидальной поверхні від центру до периферії.
Малюнок 4.2 - Схема обкатки роликами галтелей колінчастого валу
Разом з тим обкатка галтелей призводить до підвищеного жолоблення валу (в автомобільному дизелі до 0,2 мм при допуску 0,03 мм). щоб уникнути цього Ярославський моторний завод впровадив технології до них процес, що передбачає поднутрениями галтелей всіх корінних шийок, потім одночасне обкативаніе галтелей всіх корінних і шатунних шийок з подальшою остаточної шліфуванням тільки корінних шийок (малюнок 4.3). Це дозволило знизити биття корінних шийок до 0,03 мм, поліпшити шорсткість поверхні з 7 до 10-го класу і забезпечити підвищення втомної міцності колінчастого валу в середньому на 15%. Втомна міцність колінчастого валу при збільшенні сили обкатування галтелей роликами може бути підвищена на 75%. Однак при збільшенні міцності більш ніж на 20% на поверхні галтелей виникають тріщини і відшаровується верхній шар металу (лущення), а також збільшуються довжина і прогин валу. Раніше на Ярославському моторному заводі для усунення викривлення колінчастих валів 6- і 8-циліндрових двигунів в процесі обробки вироблялася їх холодна правка, що викликало у валі залишкові напруги, а релаксація їх в експлуатації двигуна знову приводила до жолоблення, що значно знижувало надійність роботи валів.
Таблиця 4.1 - Заходи щодо підвищення втомної міцності колінвалів
Введення додаткової термообработкіулучшеніе (28%) Сталь 50ХФА замість 50Г (16%) Полірування масляних каналів (11%) дорнованіє отворів масляних каналів після розгортки гарту шийок ТВЧВведеніе гнуття заготовки після подкатки перед штампуванням, зсув площині роз'єму штампів з отворів масляних каналів і застосування стали електрошлакового переплаву (35-45%) Обкатка роликами галтелей (15%) Загартування ТВЧ бреши обертанні валаІсключеніе холодної правки (30%) Сталь 50ХФА з загартуванням галтелей і щік (25%) Азотування: рідинне (60% ) газове (80%) Збільшення діаметра шийок колінчастого валу: шатунних з 85 до 88 мм і корінних з 105 до 110 мм (8%)
Малюнок 4.3 - Технологічний маршрут обробки колінчастого валу: а - попередня шліфовка торців корінних шийок: б - полуокончательная шліфування корінних шийок з одночасним профілюванням подвнутренней галтелі; в - остаточне шліфування шат...
