180 / 457
Механики XXI веку. №15 2016 г.
180
% у чугуна) и сравнительно малая износостойкость. Однако современные методы производства и
конструкции алюминиевых поршней позволяют использовать алюминиевые сплавы для поршней
любых быстроходных автомобильных двигателей. Поршень двигателя внутреннего сгорания работа-
ет в сложных условиях. Наиболее подвержены износу торцевые поверхности канавок под кольца и
юбка поршня. Кольцевые канавки упрочняются для повышения износостойкости искровым методом.
Юбка поршня подвергается упрочнению различными методами. Рассмотрим их более подробно [3].
Анализ методов повышения износостойкости поршней ДВС Газоплазменное напыление и по-
следующее микродуговое оксидирование.
Способ включает приращение основы газоплазменным напылением и последующее микроду-
говое оксидирование (МДО) в щелочном электролите, при этом приращение основы осуществляют
специальным порошком, затем проводят отделочную обработку до определенных размеров с после-
дующим МДО на всю толщину приращенного слоя, после чего сформированное на юбке поршня по-
крытие насыщают смесью графита с нитридом бора. Недостатком данного способа является то, что
при расширении поршня расклиниванием не обеспечивается его наружный диаметр в пределах до-
пуска, заданного рабочим чертежом.
Плазменное напыление. Одним из перспективных методов восстановления и упрочнения де-
талей, который оказывает малое термическое влияние на обрабатываемую основу, позволяет исклю-
чить нежелательные структурные превращения в ней, избежать деформации изделия, является плаз-
менное напыление. Его широкое внедрение применительно к деталям из алюминиевых сплавов сдер-
живается рядом причин: а) высокой стоимостью напыляемых материалов; б) низкой адгезионной
прочностью покрытий, обусловленной физико-механическими характеристиками алюминиевых
сплавов [1]
Дробеструйная обработка заключается в том, что деталь после механической и термической
обработки подвергают наклепу. Для этого на нее воздействуют непрерывным потоком стальной или
чугунной дроби диаметром от 0,4 до 2 мм, направляемой на поверхность детали со скоростью 50 - 70
м/с [1].
Обкатка является эффективным средством повышения предела усталости и износостойкости
деталей, имеющих форму тел вращения: гидроцилиндры, гильзы, штоки, оси, поршни, клапаны дви-
гателей и т. п. В процессе обкатки инструмент – свободно вращающийся ролик (шарик) снимает вы-
ступы микронеровностей на поверхности детали, что повышает чистоту поверхности (за 2 прохода до
8-го - 9-го классов) и одновременно упрочняет ее [1].
Ультразвуковое упрочнение можно разделить на виды: с жестко закрепленным индентером
[5, 7, 8], перемещающимся по детали, используя кинематику станка, например, токарного [6]; и уп-
рочнение свободно летящими шариками, получающими энергию от стакана, колеблющегося с ульт-
развуковой частотой [6]. Наилучшим образом, обработке детали сложного профиля, зарекомендовало
ультразвуковое упрочнение свободными шариками в ультразвуковом стакане [6]. Сущность данного
метода заключается в воздействии ультразвуковых колебаний на шарики, которые, колеблясь между
корпусом контейнера и деталью, пластически её деформируют. Макрогеометрию детали УЗУ не ме-
няет, микрогеометрию незначительно увеличивает. Его основные преимущества по сравнению с дру-
гими методами ППД, следующие: – большая скорость шариков, приводимых в движение ультразву-
ковым резонатором, что обеспечивает высокую производительность процесса; – равномерное упроч-
нение поверхности всей детали, имеющей сложную форму [2, 5, 7].
Оборудование. Методика эксперимента. Упрочнение производится в ультразвуковом стакане,
наполненного стальными шариками, с помощью магнитострикционного преобразователя со стаканом
(Рис. 1), и ультразвукового генератора УЗГ5-4.0/18 (Рис. 2).
Рис.1. Магнитострикционный преобразователь
со стаканом
Рис.2. Ультразвуковой генератор УЗГ5-4.0/18