способ восстановления изношенных привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов

Формула изобретения

Способ восстановления изношенных привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов, включающий предварительную подготовку поверхности, приращение поверхности электродуговой металлизацией, механическую обработку и получение защитного покрытия на поверхности микродуговым оксидированием, отличающийся тем, что приращение поверхности электродуговой металлизацией осуществляют с использованием присадочной проволоки Св-АМгб, формирование защитного покрытия микродуговым оксидированием в водном электролите, содержащем 2,8...3,2 г/л гидроокиси калия и 10...12 г/л жидкого стекла при плотности тока 20 А/дм² в течение 1,5 ч, дополнительно проводят термическую обработку при температуре 200...250°С и пропитку суспензией фторопласта Ф-4Д с последующей сушкой при температуре 90...95°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов, например для восстановления и защиты от коррозии привалочной плоскости головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов.

В ремонтном производстве известен способ восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов, включающий приращение (наплавку в среде защитных газов) восстанавливаемой поверхности, механическую обработку и упрочнение этой поверхности микродуговым оксидированием [1].

Недостаток способа состоит в перегреве металла наплавляемой детали, низкой производительности при восстановлении привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания, а также невысокой коррозионной стойкости этих плоскостей.

Известен способ получения термостойких изоляционных покрытий на изделиях из алюминиевых сплавов, включающий обработку деталей микродуговым оксидированием и последующее заполнение пор покрытия фторопластом [2].

Недостатком этого способа является получение тонких покрытий (до 0,2 мм), которые не обеспечивают компенсации износа привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания (по данным статистического анализа максимальный износ 3,5 мм).

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления привалочных плоскостей головок цилиндров автотракторных двигателей из алюминиевых сплавов, включающий предварительную подготовку поверхности, приращение электродуговой металлизацией, механическую обработку и упрочнение этой поверхности микродуговым оксидированием [3].

Недостатком данного способа является повышенная сквозная пористость и вследствие этого невысокая коррозионная стойкость.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении коррозионной стойкости за счет уменьшения сквозной пористости покрытия.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем предварительную подготовку поверхности, приращение электродуговой металлизацией, механическую обработку и получение защитного покрытия на поверхности микродуговым оксидированием, согласно изобретению приращение поверхности электродуговой металлизацией осуществляют с использованием присадочной проволоки Св-АМг6, формирование защитного покрытия микродуговым оксидированием в водном электролите, содержащем 2,8...3,2 г/л гидроокиси калия и 10...12 г/л жидкого стекла при плотности тока 20 А/дм² в течение 1,5 ч, дополнительно проводят термическую обработку при температуре 200...250°С и пропитку суспензией фторопласта Ф-4Д с последующей сушкой при температуре 90...95°С.

Способ осуществляется следующим образом.

Для восстановления изношенных привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов производят предварительную подготовку детали к металлизации. Она включает механическую обработку на вертикально-фрезерном станке 6М12П до выведения следов изнашивания, получение насечек на внешних краях плоскости прилегания, камер сгорания и всех углублений (кроме сквозных отверстий под шпильки) с помощью специального ударного приспособления или гидравлического пресса, обработку в закрытой камере струей воздуха, содержащей корунд и стальную колотую дробь. Давление воздуха при обработке в закрытой камере - 0,6...0,9 МПа, расход материала - в среднем 1,7 м³/мин, дистанция обработки - 140...160 мм, угол наклона струи воздуха с материалом к обрабатываемой привалочной плоскости головки цилиндров - 80°, скорость перемещения головки цилиндров относительно распыляющего пистолета - 0,6 м/мин. Предварительная подготовка необходима для создания на привалочной плоскости определенной шероховатости с целью улучшения адгезии слоя металла, наносимого электродуговой металлизацией при приращении.

Перед электродуговой металлизацией отверстия камер сгорания и водяной рубашки охлаждения головки блока закрывают асботекстолитовыми пробками. Электродуговую металлизацию осуществляют на механизированной установке, которая содержит модернизированный электрометаллизатор ЭМ-14М, блок управления, кассеты для присадочной проволоки, металлизационную камеру и источник питания ВДУ-504. Процесс осуществляется в металлизационной камере. Режимы металлизации: ток дуги - 310 А, напряжение - 30...35 В, подача присадочной проволоки марок Св-АМг6 диаметром 2 мм - 8,5 м/мин, расход сжатого воздуха - 2,8 м³/мин, давление сжатого воздуха - 0,5...0,7 МПа, расстояние от сопла металлизатора до привалочной плоскости головки цилиндров - 100...120 мм, продолжительность металлизации - 9...10 мин, толщина нанесенного слоя металла - до 3,5 мм. В качестве присадочного материала можно использовать проволоку Св-АД1 или прутки из сплава АК9ч.

После нанесения слоя металла плоскость прилегания головки блока подвергают механической обработке - фрезерованию на вертикально-фрезерном станке модели 6М12П до определенных размеров с учетом их увеличения при микродуговом оксидировании. Фрезерование выполняют при частоте вращения фрезы 2000 мин^-1, глубине резания 0,5...0,8 мм и скорости подачи стола 200 м/мин. Затем выполняют необходимые сверлильные работы: зенкуют фаски установочных отверстий на глубину 2...3 мм и фаски под шпильки.

Перед микродуговым оксидированием плоскость обезжиривают в водном растворе, содержащем 5...10 г/л NaOH, 40... 50 г/л Na₃PO₄ и 3...5 г/л Na ₂SiO₃, после чего поверхности, не подлежащие упрочнению, изолируют щелочестойким силиконовым герметиком. Далее осуществляют формирование защитного покрытия плоскости прилегания головки блока микродуговым оксидированием в водном электролите с содержанием гидроокиси калия КОН - 2,8...3,2 г/л, жидкого стекла Na₂SiO₃ - 10...12 г/л. Режимы обработки: плотность тока Д_т - 20 А/дм², температура электролита Т - 18...23°С, продолжительность оксидирования t - 1,5 часа. Увеличение размеров детали после МДО составляет 90...100 мкм.

После микродугового оксидирования головку блока подвергают термообработке, помещая в печь и нагревая до температуры 200...250°С, что позволяет освободить поры покрытия от влаги. Затем производят заполнение пор покрытия путем погружения привалочной плоскости головки блока в емкость, заполненную суспензией фторопласта Ф-4Д. Температура обработки составляет 30-50°С, время выдержки 15...30 мин. Высушивают покрытие при температуре 90...95°С. Результатом последней операции является устранение сквозной пористости покрытия, что значительно повышает коррозионную стойкость покрытия (см. таблицу).

Сквозную пористость упрочненных привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов определяли в соответствии с методикой, изложенной в ГОСТ 9.302-88 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля».

Показатели коррозии и коррозионной стойкости привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов оценивали в соответствии с ГОСТ 9.308-85 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний» по потере массы на единицу площади поверхности.

Результаты сравнительных испытаний предлагаемого способа и прототипа представлены в таблице.

Показатели	Прототип	Предлагаемый способ
		без пропитки	с пропиткой
1. Сквозная пористость, пор/см2	48	39	-
2. Потеря массы, г/м2	7,1	6,3	2,1

Как видно из таблицы, предлагаемый способ восстановления изношенных привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов позволяет в результате пропитки удалить сквозную пористость покрытия и увеличить коррозионную стойкость в 2,5...3 раза.

Источники информации

1. Патент РФ 2119420, В 23 Р 6/00.

2. Патент РФ 2237758, С 25 D 11/06, 11/18.

3. Патент РФ 2228246, В 23 Р 6/00 - прототип.