способ восстановления и упрочнения изношенных деталей из алюминия и его сплавов

Формула изобретения

Способ восстановления и упрочнения изношенных деталей из алюминия и его сплавов, включающий приращение наружной поверхности детали, механическую обработку, упрочнение микродуговым оксидированием, отличающийся тем, что приращение наружной поверхности осуществляют термоупругопластическим деформированием детали, а механическую обработку детали ведут до номинального размера после микродугового оксидирования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей и может быть использовано для электрохимического формирования оксидных износостойких покрытий на деталях из алюминия и его сплавов типа поршней при восстановлении и упрочнении изношенных деталей при ремонте машин.

Известен способ обработки новых или восстанавливаемых цилиндрических поверхностей деталей типа поршней двигателей внутреннего сгорания, включающий пластическую деформацию детали с упрочнением поверхности наклепанным слоем и формированием на ней шероховатости дробеструйной обработкой в виде микролунок. Причем используют порошковые присадки в процессе дробеструйной обработки для получения наклепанного слоя, а в качестве порошковых присадок используют дисульфид молибдена марки ДМ-1 или антифрикционную бронзу Бр А11 Ж 6Н6 [1].

Способ позволяет восстановить номинальные размеры изношенного поршня, однако сформированный на поверхности антифрикционный слой на основе дисульфида молибдена или бронзы практически удаляется с поверхности в процессе приработки двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления изношенных деталей из алюминия и его сплавов, включающий приращение (наплавку в среде защитных газов) наружной цилиндрической поверхности, механическую обработку и упрочнение микродуговым оксидированием [2].

Однако величина получаемых приращений наружной цилиндрической поверхности (наплавленных покрытий) в 2-3 раза превышает необходимые для компенсации износа.

Задачей изобретения является получение минимальных, но достаточных для компенсации износа и последующей механической обработки приращений наружной цилиндрической поверхности, а также повышение износостойкости наносимого покрытия при восстановлении деталей машин.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе восстановления и упрочнения изношенных деталей из алюминия и его сплавов, включающем приращение наружной цилиндрической поверхности, механическую обработку, упрочнение детали микродуговым оксидированием, согласно изобретению приращение наружной цилиндрической поверхности осуществляют термоупругопластическим деформированием (ТПД) детали, а механическую обработку детали до номинального размера ведут после микродугового оксидирования.

Способ ТПД для восстановления поршней из литейных сплавов системы алюминий-кремний-медь-магний, например АЛ-10, включает нагрев до 550...600^oС, выдержку в течение 25...30 мин и закалку в кипящем водном 2%-ном растворе медного купороса с последующей механической обработкой поверхности до заданных размеров [3].

Способ осуществляется следующим образом. В качестве восстанавливаемого поршня берут изношенный поршень дизеля Д-240 трактора МТЗ-80, изготовленный из алюминиевого сплава АЛ-10, без механических повреждений типа вмятины, трещины, сколов и т.д. Диаметр поршня по рабочей части (юбка) составляет от 110_0,11 до 110_-0,18 мм, твердость по НВ от 91 до 96. Поршень помещают в специальную кассету. Кассету с поршнем нагревают до 550-600^oС. После выдержки 25-30 мин охлаждают в ванне с кипящим водным 2%-ным раствором медного купороса, а затем деталь упрочняют микродуговым оксидированием в щелочном электролите, содержащем гидроксид калия и натриевое жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, г/л:

Гидроксид калия - 1,6-1,8

Натриевое жидкое стекло - 10-12

Режимы обработки детали: плотность тока 25 А/дм², напряжение 400 В, время микродугового оксидирования 120 мин и температура электролита 20-60^oС. При этом толщина упрочненного слоя составит 150 мкм.

После микродугового оксидирования проводят механическую обработку термоупругопластически деформированного поршня по наружному диаметру до номинального размера.

Сравнительные физико-механические показатели поршня, обработанного предлагаемым способом по сравнению с известным, приведены в таблице.

Как следует из таблицы, предлагаемый способ позволяет получить высокий уровень эксплуатационных характеристик поршня при минимальном приращении наружной цилиндрической поверхности, которое вместе с МДО составляет 0,5+0,150= 0,65 мм, что является достаточным для компенсации износа и последующей механической обработки.

Из таблицы видно, что механические свойства восстановленных алюминиевых деталей по предлагаемому способу выше, чем у прототипа.

Источники информации

1. Патент РФ 2147272, В 23 Р 6/02, опубл. БИ 10, 2000.

2. Патент РФ 2119420, В 23 Р 6/00, опубл. БИ 27, 1998 - прототип.

3. Хромов В.Н., Сенченков И.К. Упрочнение и восстановление деталей машин термоупругопластическим деформированием. - Орел.: Издательство ОГСХА, 1999, 221 с., с.25.