DOI: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2019.2.09

ПОВЫШЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧУГУННЫХ ДЕТАЛЕЙ ДВС МЕТОДОМ КОМПЛЕКСНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ

Л. П. Клименко, О. Ф. Прищепов, В. И. Андреев, О. В. Щесюк, А. И. Случак

Аннотация


В статье приведены результаты длительных исследований по получению лигатур для серого и высокопрочного чугуна, применяемых для отливки ключевых деталей двигателей внутреннего сгорания. Основной целью исследования является продление срока эксплуатации деталей ДВС путем повышения износостойкости основных деталей (гильз цилиндров и поршневых колец). Цель исследования заключается в разработке лигатуры и технологии для серых и высокопрочных чугунов. Методы исследования включали как математическое моделирование путем регрессионного анализа матриц Грама, сформированных на основе определенных коэффициентов корреляции между износостойкостью чугуна и его химическим составом, что было проверено через критерий Фишера, так и практические исследования по отливке чугунов различных марок и стендовых испытаний двигателей с деталями на их основе. Уравнение регрессии, характеризующеей оптимальный химический состав чугуна представлено как I = 8,4 + 0,9C - 0,6Si - 3,2Mn - 84,4P - 4,5Ti - 33,8S + 9,3Cr + 0,4Ni - 5 , 9Cu - 1,1V + 24,3Mo.Основой для разработок стал анализ достаточного количества литературных источников, связанных с легирующими свойствами различных элементов при применении их в серых и высокопрочных чугунах. Основные результаты литературного поиска представлены в соответствующем разделе, где охвачено легирование никелем, хромом, молибденом, ванадием, медью, кремнием, титаном и другими элементами. Были разработаны и защищены патентами Украины №25099 и №25100 высокоэффективные лигатуры для чугунов деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ). Стендовые испытания износостийкости полученных чугунов показали, что формирование сорбитообразного перлита за счет легирования чугуна в ковше является оптимальным подходом, в комплексе с другими мерами может значительно повысить качество полученных деталей. Таким образом исследования показали, что для высоконагруженных деталей цилиндно-поршневой группы неизбежен переход на легированные чугуны. Для чугунов для втулок цилиндров дизелей типа ЧН 25/34 это связано с их переходом на высокозернистые топлива, а работа новых форсированных двигателей 6ЧН 26/34 без легированных чугунов оказалась невозможной.


Ключевые слова


двигатели внутреннего сгорания; экологическая безопасность; ресурс; поршни; кольца; цилиндры; техническое состояние; лигатура; чугун

Полный текст:

PDF

Литература


Промышленно-транспортная экология: уч. Для вузов / Под. Ред В.Н. Луканина − М.: Высшая школа, 2001. − 273 с.

Павлова Е.И. Экология транспорта: Учебник для вузов / Е.И. Павлова. − М.: Транспорт, 2000. − 248 с.

Кондратенко Ю. Імпульсно-фазова система управління стабілізацією температури термоакустичної моделі двигуна, що управляється енергією відпрацьованого тепла. / Кондратенко Ю., Коробко В., Коробко О., Герасин О. // Матеріали 8-ї Міжнародної конференції IEEE 2015 з питань інтелектуального збору даних та передових обчислювальних систем: технології та застосування, IDAACS 2015. – Том. 1. – С. 58-61.

Вудман Н. Технические сплавы / Вудман, Норман Эмм и Роберт С. Гиббонс. – Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд, 1973.

Уайтман К. Металлы и сплавы. Ресурсы сегодня / Уайтман, Кэтрин, Луиза Неветт и Саймон Бишоп.. Нью-Йорк: Глостер Пресс, 1988.

Бодсворд К. Физическая химия производства железа и стали / Бодсворд Колин, Генри Бредли-Белл. – Лондон: Лонгмен, 1972.

Клименко Л.П., Медведев М.А., Прищепов О.Ф., Новосельцев М.И. Разработка и исследование влияния химсостава и технологии изготовления втулок цилиндров, поршневых колец, направляющих втулок клапанов и крышек цилиндров дизелей ЧН 26/34 // Отчет о НИР (заключительный), Николаевский кораблестроительный институт. – № 5.1. Пр. 665. – Николаев, 1984.

Гименез С. Роль химического износа при обработке материалов на основе железа сверхпрочными инструментальными материалами из PCD и PCBN / С. Гименез, О. Ван дер Бист, Дж. Влейгелз // Алмаз и связанные материалы. – 2007. – №16. –С. 435 -445.

Мнацаканов, Р. Г. Моделювання інтенсивності зношування / Мікосянчик, О. О.; Мнацаканов, Р. Г.; Хімко, М. С. // Проблеми тертя та поверхонь. – 2015.– Том. 1, № 66. – С. 140-145.

Медведев М.А., Клименко Л.П., Барвинок В.А., Комаров В.А. Исследование влияния легирующих элементов в чугуне при работе пары поршневое кольцо-втулка цилиндра // Отчет о НИР (заключи– тельный), Николаевский кораблестроительный институт. – № 12.1. Пр. 575; № гос. рег. 78030793. – Николаев: НКИ, 1980. – 131 с.

Патент України на корисну модель № 25099. Лігатура для сірого чавуну / Клименко Л.П., Прищепов О.Ф. – Заявл. 23.03.2007; Опубл. 25.07.2007. – Бюл. № 11.

Патент України на корисну модель № 25100. Лігатура для високоміцного чавуну / Клименко Л.П., Прищепов О.Ф. – Заявл. 23.03.2007; Опубл. 25.07.2007. – Бюл. № 11.

Фізико-технологічні основи виробництва металів [Текст]: навч. посібник. / Нац. трансп. ун-т; [уклад.]: М. Ф. Дмитриченко [та ін.]. - К. : НТУ, 2010. - 168 с.




Creative Commons License
Эта работа лицензирована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.