Исследование износостойкости поршней, упрочненных искровым методом

руководитель: к.т.н., доцент, Дударева Н.Ю.
УФА - 2014

является первостепенной задачей двигателестроителей. Системообразующий узел ДВС - цилиндропоршневая группа

(ЦПГ). Лишь обеспечив надежную и долговечную работу деталей этой группы, можно рассчитывать на высокие эффективные показатели двигателя в целом.

Рис. 1 Сильный износ юбки поршня

Рис. 2 Легкая потертость на юбке поршня (двигатель Honda CB750)

наибольший износ в процессе работы двигателя. Для повышения износостойкости на

юбку наносят антифрикционные покрытия на основе графита и специальных смол, такие как Molykote D10. Однако эти покрытия также подвержены износу.

Рис. 3 Износ антифрикционного покрытия Molykote D10

методом ИУ.
2. Разработка методики замера поршня и гильзы.
3. Проведение экспериментов.
4.

Обработка результатов эксперимента

посредством электрического искрового разряда, при этом обрабатываемая деталь является одним

из электродов.

В результате на поверхности образуется высокотвердый износостойкий слой насыщенный оксидом алюминия толщиной до 300 мкм и микротвердостью до 80-90 ГПа.

Рис. 4 Прохождение атомов кислорода по кристаллическим дефектам алюминиевой заготовки: 1-атомы кислорода; 2-атомы алюминия; 3-кристаллические зерна алюминия; 4-ионы кислорода

поршня, являются покрытиями, которые не защищают поверхность в полной мере

от износа, а выполняют функцию приработки.
Методы модификации поверхностей для повышения износостойкости юбки поршней ДВС практически не используются.
Я считаю, что применение метода ИУ должно положительно сказаться на повышении долговечности трущейся юбки поршня. Потому что методом ИУ можно формировать упрочненные слои достаточно большой толщины – до 300 мкм.
Считаю, что невысокая теплопроводность модифицированных поверхностных слоев, получаемых методом ИУ, не может быть преградой для их использования на юбке поршней ДВС, так как основной поток тепла из камеры сгорания отводится от днища поршня к гильзе цилиндра через поршневые кольца

2 – двигатель, 3 – управление дросселем, 4 – управление

топливным жиклером, 5 – система зажигания, 6 – система отвода выхлопных газов, 7 – решетка винта.

1. Измерение набора параметров, указанных выше. Контроль размеров

поршня и гильзы цилиндра в 5 и 6 точках соответственно.
2. Испытания состоят из 10 часов наработки двигателя при 50% открытии ДЗ. Так как двигатель не приспособлен для длительной работы, испытания проходят следующим образом: двигатель работает в течение 10 минут, после этого двигатель остывает в течение 10 минут.
Износ ГЦ и поршня измеряется в соответствии со схемой, показанной на рис. 7.

11

кромки;
В – 27 мм; 2 – 8 мм от нижней кромки;
С

– 36,6 мм. 3 – 3 мм от нижней кромки.
Рис. 7. Схематическое изображение точек замера геометрии поршня и гильзы.

покрытием за 10 часов испытаний составила
I = 77,155 *10-12.
Интенсивность

изнашивания гильзы цилиндра составила
I = 21, 552*10-12.
Полученные данные можно сравнить с ранее проведенными результатами: интенсивности изнашивания штатного поршня за 10 часов работы, составила 176,858·10-12. При этом интенсивность изнашивания гильзы при работе с поршнем за 10 часов испытаний составляет 18,55·10-12 . Гильза двигателя выполнена из стали 40Х.

различную литературу и методы, используемые для упрочнения юбки поршня, был

сделан вывод, что искровое упрочнение может повысить износостойкость поршня ДВС и удовлетворяет всем дополнительным требованиям, предъявляемым к поверхности юбки поршня.
2.       Испытания поршня на двигателе показали, что интенсивность изнашивания упрочненного пояска юбки поршня, меньше чем в остальных поясках поршня. Что свидетельствует об эффективности применения метода. Кроме этого интенсивность изнашивания поршня с ИУ в 2,29 раза меньше, чем у штатного поршня. Однако интенсивность изнашивания гильзы увеличилась в 1.16 раза.
3.       Применение искрового упрочнения для формирования на поверхности юбки упрочненного слоя, является перспективным направлением повышения надежности поршня. Однако для гильзы цилиндра в этом случае необходимо использовать либо методы поверхностного упрочнения, либо специальные износостойкие сплавы,