обробка втулок циліндрів

ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛІВ ТИПУ «ВТУЛКА ЦИЛІНДРА» ДВС

1.1. Типові технічні вимоги до втулки циліндра

Втулка циліндрів (гільза) – це тонкостінна деталь, що складається з кількох зовнішніх поверхонь обертання, опорного бурта та однієї внутрішньої поверхні обертання (рис. 4.1). Зовнішніми поверхнями втулка встановлюється в картер або сорочку блоку циліндрів, а її внутрішньої поверхні в процесі експлуатації рухається поршень з кільцями. Таким чином, втулка циліндра є навантаженою деталлю, що працює в умовах великих тисків і температур.

Основні технічні вимоги до втулки ДВЗ:

-Точність виготовлення зовнішніх поверхонь - 6 ... 7 квалітет;

-Шорсткість зовнішніх поверхонь і бурта Ra = 1,25 ... 2,5 мкм;

-Точність виготовлення внутрішньої робочої поверхні - 6 квалітет при шорсткості Ra = 0,125 ... 0,630 мкм;

-Твердість внутрішньої поверхні сталевих втулок 70 ... 75 HRCе (при азотуванні на глибину 0,3 ... 0,6 мм), чавунних втулок 42 ... 50 HRCе (при гартуванні ТВЧ з подальшою відпусткою);

-Допуск циліндричності внутрішнього отвору 0,015 ... 0,030 мм;

-допуск циліндричності посадкових поясів до 0,02 мм;

-допуск співвісності діаметрів посадкових поясів та отвори до 0,05 мм;

-допуск торцевого биття опорного бурта щодо осі посадкових поясів до 0,02 мм.

1.2. Способи отримання заготовок та вихідні матеріали втулок

Для малонавантажених двигунів втулки циліндрів, як правило, виготовляються із сірого модифікованого чавуну марок СЧ 25, СЧ 30. ​​Спеціальний високоміцний легований чавун (ЧНХМД) і чавун з вермікулярним графітом (ЧВГ) застосовуються для дизельних навантажених. Хімічний склад спеціальних чавунів досить складний і зазвичай наводиться у кресленнях.

Мікроструктура ЧНХМД є: графіт пластинчастий, перліт, фосфідну евтектику і цементит; ПВГ – графіт вермікулярний, кулястий перліт, фосфідну евтектику, цементит.

У деяких випадках для особливо навантажених тонкостінних гільз використовується азотована сталь 38ХМЮА. Азотування піддається внутрішня поверхня гільзи (робоча) і частина зовнішньої поверхні, яка стикається з охолоджувальною рідиною. Сталеві гільзи мають більшу міцність і пластичність, ніж чавунні, але при їх обробці лезовим інструментом утворюється зливна стружка з високими температурами в зоні різання.

Заготовкою для гільз з чавуну є виливок, що отримується відцентровим способом, тобто. заливкою металу в форму, що обертається.

В результаті обертання форми найбільш якісний і щільний чавун виявляється у зовнішньої поверхні, а менш щільний, з раковинками, шлаковими включеннями - отвори в заготовці.

Таким чином, припуски на обробку зовнішньої поверхні приблизно в 15-2 рази менше, ніж внутрішньої.

Можливе також отримання виливків у кокіль та піщані форми. Твердість заготовок із чавуну знаходиться в межах 229...285 НВ. Замір

твердості та контроль мікроструктури, як правило, проводяться на одному виливку з плавки на зразках, вирізаних з торця заготовки.

Вихідною заготовкою для сталевих гільз служить труба, яка розрізається на трубовідрізних верстатах вихровими головками, що обертаються (труба нерухома).

Після відрізки на горизонтально-кувальних машинах (ГКМ) на одному з кінців заготовки формується бурт. Після висадки бурта заготовки сталевих гільз піддаються термообробці до твердості 255...285 НВ.

Технологічні схеми виготовлення чавунних та сталевих втулок у серійному виробництві

В крупносерійному виробництві механічна обробка втулок (гільз) ДВС здійснюється на потоково-механізованих лініях з використанням вертикальних багатошпиндельних верстатів, оснащених розточувальними головками, токарно-копіювальних багаторізцевих напівавтоматів з декількома супортами, хонінгувальних спеціальних та універсальних станків.

У серійному виробництві, при обробці на одній лінії близьких за формою типорозмірів втулок економічно доцільніше використання жорстких токарних верстатів із системою ЧПУ.

Схеми технологічних процесів механічної обробки чавунних та сталевих втулок приблизно однакові. Відмінність полягає в тому, що сталеві втулки тонкостінніші і схильні до більшої овалізації, тому технологічний процес обробки подовжується за рахунок введення додаткових операцій по багаторазовій обробці зовнішньої та внутрішньої поверхні з базуванням один від одного.

Також поверхні сталевих втулок піддаються азотуванню, а чавунних втулок – загартування ТВЧ.

Зразкова типова схема технологічного процесу виготовлення сталевої втулки виглядає так:

000 Заготівельна операція (обрізання в заданий розмір трубної пруткової заготовки з подальшою висадкою опорного бурта на одному кінці заготовки).

005 Токарна операція (чорнове розточування внутрішнього отвору).

010 Токарна операція (чорнове точення зовнішньої поверхні).

015 Токарна операція (підрізування торців та точення поясів).

020 Токарна операція (чистове розточування внутрішнього отвору).

025 Токарна операція (підрізування торця та формування бурта).

030 Токарна операція (чистове точення зовнішніх поверхонь).

035 Хонінгувальна операція (перше хонінгування внутрішнього отвору, обробка виконується головкою, що обертається, з декількома, від 4 і більше, алмазними брусками).

040 Контрольна операція.

045 Термохімічна операція (азотування внутрішньої робочої поверхні втулки та частини зовнішньої поверхні, що стикається при експлуатації з рідиною, що охолоджує).

050 Шліфувальна операція (отримання остаточного осьового розміру втулки).

055 Токарна операція.

060 Хонінгувальна операція (друге хонінгування внутрішнього отвору, аналог операції 035).

065 Шліфувальна операція (обробка на цій та наступних шліфувальних операціях ведеться на спеціальних круглошліфувальних багатокам'яних напівавтоматах методом врізання з використанням двох шліфувальних бабок: одна круглошліфувальна з кутовим переміщенням до осі деталі, інша торцешліфувальна з чашкою).

070 Шліфувальна операція (обробка посадкових поясів та опорного бурта).

075 Хонінгувальна операція (третє хонінгування внутрішнього отвору, аналог операції 035, 060).

080 Шліфувальна операція (остаточна обробка посадкових поясів та опорного бурта).

085 Хонінгувальна операція (остаточне хонінгування внутрішнього отвору втулки, аналог 035, 060, 075).

090 Контрольна операція.

У технологічних процесах обробки чавунних втулок ДВЗ операції чистового розточування внутрішнього отвору втулки можуть бути замінені на операції хонінгування.

Також на операціях хонінгування сталевих та чавунних втулок формується спеціальний профіль внутрішньої поверхні, що характеризується наявністю западин та плоских майданчиків (плато) для утримання мастила на поверхні з метою покращення приробітку поршневих кілець.

Формування профілю внутрішньої поверхні здійснюється за рахунок використання двох типів абразивних брусків (брусками з більшим зерном нарізаються западини, а потім брусками з більш дрібним зерном формуються плоскі майданчики), а також поєднання швидкості обертання та швидкості поворотно-поступального руху хона.

1.4. Контроль якості втулок ДВЗ

Контроль елементів якості втулок циліндра не викликає особливих труднощів і в масовому виробництві може бути надійно автоматизований. При серійному виробництві зазвичай проводиться поелементний контроль.

Точність форми та розміру отвору контролюються індикаторними нутромірами, які налаштовуються за еталонними кільцями. Зовнішні діаметри та лінійні розміри перевіряються жорсткими скобами та шаблонами.

Контроль радіального биття поясів та осьового биття торця проводиться у спеціальному пристосуванні. Гільза базується на опорних роликах за внутрішнім діаметром, а на контрольовані поверхні встановлюються індикатори.

Деталь повертається однією оборот і з відхилення індикаторів визначається величина биття.

Контроль площинності опорного бурта на фарбу проводиться за допомогою кільця-калібру, на торець якого нанесений тонкий шар фарби. За відбитком на торці оцінюють якість виготовлення.

Перевірка мікрогеометрії внутрішньої поверхні провадиться профілактографами.

Перевіряється одна деталь з партії 50…100 штук. Отримана філограма поверхні заготовки порівнюється з еталонною.

Чавунні гільзи проходять періодичний вибірковий контроль на герметичність гідростатичним методом відповідно до ГОСТ 24.054-80.