рис 1- Внешний вид коленчатого вала
По способу изготовления заготовок для коленчатых валов подразделяются на:
метод горячей штамповкой
литьем в песчаные или оболочковые формы
методом «гибки с высадкой»
методом свободной ковки
Кованые коленчатые валы изготовляются из углеродистых и легированных сталей, а литые валы – из высокопрочных глобулярных чугунов. Более крупные заготовки, например, для тепловозных двигателей, изготавливают методом "гибки с высадкой". Заготовки крупных судовых двигателей изготавливают в серийном производстве методом свободной ковки универсальными инструментами. Литьем в песчаные или оболочковые формы с припусками на обработку 1,5...3 мм, что позволяет отдельные поверхности оставлять черными и начинать обработку шеек шлифованием. Из-за высокой износоустойчивости чугуна шейки валов иногда не подвергают термической обработке.Коленчатые валы подразделяют на
цельные
составные
сборные
Цельные изготавливают длиной до 5000 мм. Составные - из двух секций для крупных судовых двигателей. Сборные - для двигателей небольшой мощности (например, мотоциклетные двигатели). Наиболее массовыми в производстве считаются коленчатые валы автотракторных двигателей. Их длина составляет от 400 до 1000 мм.
Валы изготовляют из углеродистой стали 45 по ГОСТ 1050-2013 [1], легированных сталей марок 50Г, 40Х, 40ХН, 40ХНМА по ГОСТ 4543-2016[2], стали марки 50ХФА по ГОСТ 14959-79[3], а также из сталей других марок, по физико-механическим свойствам не уступающих перечисленным.
Валы изготавливают из чугуна марок ВЧ-50, ВЧ-60, ВЧ-70 по ГОСТ 7293-85[4] и марок КЧ 60-3, КЧ 70-2 по ГОСТ 1215-79[5].
Объект исследования: коленчатый вал (рис 2). Органолептически нами выявлено, что анализируемый коленчатый вал изготовлен в соответствии с требованиями : ГОСТ Р 53444-2009[6]
на поверхности нет следов побежалости
отсутствуют трещины
нет расслоений
поверхность фаски гладкая
Рис 2- Коленчатый вал
Экспериментальные исследования проводились на оборудовании кафедры «МиТЭ» Самарский Государственный Технический Университет. С помощью профилометра SY210 было выявлено, что шероховатость соответствует ГОСТ 2789-73[7] и не превышает значения мкм ( Ra=0,3 мкм; Ra=0,28 мкм и Ra=0,3 мкм). Замеры, проведенные на твердомере ИТР-60/150-м показали следующие значения HRC59; HRC60;HRC62, что тоже соответствует требованиям ГОСТ.
Поверхностную твердость и износостойкость углеродистых сталей повышают термической обработкой с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ). Твердость и усталостную прочность поверхностного слоя валов из высоколегированных сталей 40ХМА, 18Х2Н4ВА обеспечивают азотированием. Это наиболее подходящие способы для повышения твердости и износостойкости до значений, требуемых ГОСТом
В данной работе изложены товароведные характеристики коленчатых валов, основные методы изготовления заготовок валов, рассмотрены способы для повышения твердости и износостойкости, проведено соответствие требованиям ГОСТа по фактическим данным анализируемого коленчатого вала.
Библиографический список
ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия
ГОСТ 4543-2016 Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия
ГОСТ 14959-79 Прокат из рессорно-пружинной углеродистой и легированной стали. Технические условия (с Изменениями N 1-6, с Поправкой)
ГОСТ 7293-85. Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки
ГОСТ 1215-79 Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия (с Изменениями N 1, 2)
ГОСТ Р 53444-2009. Автомобильные транспортные средства. Валы коленчатые двигателей. Общие технические требования и методы испытаний
ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики (с Изменениями N 1, 2)