Основные технологические направления совершенствования

Совершенствование технологических процессов изготовления, восстановления и ремонта топливной аппаратуры - одно из важнейших направлений в повышении ее эксплуатационной надежности.

Топливная аппаратура дизелей занимает в машиностроении особое место в связи с высокой точностью (выше первого класса) изготовления массового количества прецизионных деталей и узлов. Это требует концентрации специального высокоточного оборудования и контрольных измерительных средств. В технологии зарубежного и отечественного производства прецизионных деталей все большее значение приобретает высокий уровень автоматизации, использование агрегатного и специального оборудования при выполнении механических, термических и доводочных операций.

В мелкосерийном производстве топливной аппаратуры тепловозных дизелей существует пока еще многообразие технологических процессов, особенно в системе ремонтных предприятий, применяющих на окончательных операциях доводочноручные работы. Ремонт прецизионных деталей в условиях депо неизбежно связан с технологическими процессами взаимной притирки прецизионных деталей при почти полном отсутствии метрологического контроля. Это приводит к существенному снижению надежности отремонтированных изделий, дифференциации норм межремонтных сроков службы для новых и отремонтированных узлов.

Поэтому очень важно организовать централизованный ремонт и восстановление узлов топливной аппаратуры и в первую очередь ее прецизионных деталей. Это позволит использовать единую прогрессивную технологию при изготовлении и восстановлении и исключить используемый еще ручной труд, при котором точность обработки и качество деталей зависят от квалификации исполнителя.

В изготовлении прецизионных пар прогрессивны технологические процессы, повышающие точность до параметров, обеспечивающих их бесподгоночную сборку. Внедрение таких процессов потребует значительного технологического перевооружения производства. В результате повысится качество прецизионных пар, что приведет к сокращению норм расхода запасных частей и увеличению межремонтных циклов обслуживания топливной аппаратуры.

Особые условия работы прецизионных деталей топливных насосов и форсунок обусловливают весьма высокие технические требования к применяемым для их изготовления материалам и технологии их термической обработки. Износостойкость этих узлов в значительной степени определяется высокой твердостью (НЯС > 58... ...60) рабочих поверхностей прецизионных деталей. Применяемые материалы должны обеспечивать сохранение стабильности раз меров и твердости в процессе длительной эксплуатации. В особо тяжелых температурных условиях работают детали распылителя, сопловая и коническая уплотняющие части которых могут иметь температуру 200-250 °С. При такой температуре возможен отпуск металла и изменение его структуры. Материалы должны обладать и коррозионной стойкостью, так как детали топливной аппаратуры находятся в среде топлива, в том числе с повышенным (более 0,5%) содержанием серы, и контактируют с продуктами сгорания.

Детали плунжерных и клапанных пар топливной аппаратуры отечественных тепловозных дизелей изготавливают из объемно-закаливающихся шарикоподшипниковой стали ШХ15 и хромовольфрамомарганцовистой стали ХВГ. Аналогичные стали применяют для изготовления этих деталей и зарубежные фирмы. К технологическим процессам термической обработки этих материалов предъявляются требования обеспечения высокой поверхностной твердости и стабильности структуры с минимальным количеством остаточного аустенита. Одной из причин снижения микротвердости является обезуглероживание поверхностных слоев в процессе нагрева под закалку на глубину, превышающую съем металла при последующих операциях механической обработки. Для обеспечения высокой и стабильной поверхностной твердости изделий из сталей ШХ15 и ХВГ необходимо применение механизированных печей с контролируемой атмосферой для закалки и укомплектования их приборами автоматического контроля и регулирования газовой атмосферы.

Для уменьшения остаточного аустенита, распад которого сопровождается объемными изменениями изделий, в технологические процессы вводятся операции по обработке деталей холодом. Это мероприятие обеспечивает стабилизацию размеров и формы прецизионных деталей, а следовательно, повышение надежности плунжерных и клапанных пар в эксплуатации и сохранение их работоспособности при длительном хранении.

Для изготовления корпусов распылителей форсунок тепловозных дизелей отечественные заводы применяют цементируемые стали хромоникельвольфрамовую 18Х2Н4ВА, хромоникельмолибденовую 18Х2Н4МА и азотируемую хромовольфра: мовую сталь ЗОХЗВА, а для иглы - быстрорежущую сталь Р18. Большинство зарубежных фирм для изготовления корпусов распылителей применяют цементируемые стали. Окончательными операциями термической обработки цементируемых сталей после закалки являются обработка холодом и отпуск при температуре 160-180°С. Такая обработка обеспечивает твердость НЯС> 57 при глубине цементируемого слоя от 0,5 до 0,9 мм.

Применение азотируемых сталей позволяет значительно поднять поверхностную твердость, однако глубина диффузионного слоя уменьшается до 0,3 -0,5 мм. Это вызывает дополнительные трудности при выполнении механических операций, а также сужает возможности восстановления и ремонта деталей. Кроме того, этот термохимический процесс требует дополнительного контроля на хрупкость азотируемого слоя, отрицательное воздействие которой на надежность может проявиться в процессе работы при циклической ударной нагрузке.

Преимущество использования цементируемых и азотируемых сталей для конусного уплотнительного узла распылителя требует еще своего сравнительного изучения в эксплуатационных условиях приме нительно к различным конструкциям форсунок и форсировок дизелей.

Для плунжерных пар, как показывает опыт автотракторной промышленности, применение азотируемых сталей, в том числе хромомолибденовой (25ХМА) и хромомолибденоалюминиевой (38ХМОА) может явиться значительным резервом повышения долговечности. Технологические процессы азотирования в жидких и газовых средах позволяют получить стабильное качество диффузионного слоя на глубине 0,35 - 0,40 мм с поверхностной твердостью HV 850-1000. В опытной эксплуатации плунжерные пары из азотируемых сталей имели долговечность в 1,5 - 2 раза выше.

Заслуживает внимание упрочнение рабочих поверхностей прецизионных деталей способом жидкостного диффузионного или электролитического борирования. Преимуществом борирования является возможность получения поверхностных слоев с еще более высокой твердостью (HV 1400-1600) и использование при этом углеродистых и низколегированных сталей. Толщина борированного слоя на деталях из сталей 30ХГСА, 12ХН2А может составлять около 0,3 мм, из сталей 40Х, ШХ15 0,15 - 0,2 мм. Борированный слой не изменяет своих свойств при нагревании деталей выше 350 °С. Все это открывает большие возможности для эффективного применения процесса борирования при изготовлении и восстановлении деталей топливной аппаратуры.

В связи с развитием централизованного восстановления прецизионных пар большое значение приобретают способы наращивания изношенных поверхностей. Наиболее эффективным из практически используемых способов является электролитическое хромирование, в том числе раз мерное. Рациональная толщина наносимого слоя колеблется от 3 до 60 мкм. Плунжерные пары, восстанавливаемые электролитическим хромированием, по долговечности и надежности работы превышают серийные в 2 - 2,5 раза в связи с повышенной поверхностной твердостью хромового покрытия.

Перспективны так же процессы электролитического осталивания. Высокая микротвердость (HV 600-850) покрытий из электролитического железа, получаемого при осталивании, объясняется внедрением в кристаллическую решетку атомов водорода, образующих с железом твердый раствор, и включением в осадок гидроокиси железа. Применение осталивания для восстановления плунжерных пар может быть применено в виде основного покрытия и в виде подслоя при хромировании. Плунжерные пары, восстановленные оста-ливанием (опытная экплуатация), обладают износостойкостью, близкой к износостойкости серийных изделий.

Повышение надежности топливных насосов | Топливные системы тепловозных дизелей. Ремонт, испытания, совершенствование. | Технические требования к геометрии прецизионных деталей и их метрологический контроль