logo search
ЛЕКЦИЯ_КШМ

2.4.4. Материалы и технология

Основные требования к материалам - износостойкость и прочность в условиях динамических нагрузок.

Для штампованных КВ используются либо углеродистые (ДсИЗ), либо легированные стали (дизели). Например:  сталь 45 (ЗИЛ - 130),  сталь 50Г (ЯМЗ – 236);  легированная сталь (КамАЗ - 740).

Для литых КВ - серый чугун, высокопрочный чугун с шаровидным графитом, перлитный ковкий чугун, магниевый чугун.

В кованых КВ из углеродной стали ШШ и КШ подвергаются закалке ТВЧ с последующим низкотемпературным отпуском. Глубина закалённого слоя - 2,0 мм допускает возможность пере шлифовки КВ.

Азотирование КВ по сравнению с закалкой ТВЧ повышает усталостную прочность в 1,5…2,0 раза и износостойкость на 20%. Кроме того, улучшаются антифрикционные и антикоррозийные свойства.

Применяется жидкостное азотирование в ванне с расплавленными цианистыми солями при t=570о С. Используется для низколегированных, мало и среднеуглеродистых сталей. При этом образуется два слоя: верхний, толщиной 1,2.. 1,6 мм с 6…8% N2 и 0,8…1,0 % С, обеспечивающий высокую износостойкость, и нижний - диффузионный 0,3…0,5 мм, обеспечивающий повышение усталостной прочности. Газовое азотирование применяется, в основном, для КВ из хромомолибденовых сталей. Однако, азотирование на 30…50% повышает стоимость изделия, хотя при этом ресурс КВ без капитального ремонта достигает 600,000 км.

В настоящее время широко используются литые КВ (двигатели ВАЗ, МеМЗ -245, ЗМЗ) из чугуна. К их недостаткам относится меньшая прочность при изгибе и кручении, что требует увеличения диаметра ШШ и КШ.

Однако они обладают целым рядом преимуществ.

  1. Меньший расход металла по сравнению с его расходом при изготовлении кованых валов. Меньшее количество металла, снимаемого при обработке, при одновременном сокращении числа операций обработки резанием. Масса литых КВ на 10…15% меньше по сравнению с кованными КВ.

  2. Оптимизация формы КВ в отношении распределении материала и усталостной прочности. Применение бочкообразных внутренних полостей, замена масляных каналов трубками, или каналами в литье, которые минуют внутренние полости шеек. В результате этого уменьшается концентрация напряжений и повышается усталостная прочность. В литых КВ при меньшей механической прочности чугуна допускаются большие напряжения изгиба и кручения по сравнению с коваными валами.

  1. Чугун сам по себе менее чувствителен к концентрации напряжений, напряжения более равномерно распределяются по объёму металла, который обладает также повышенными демпфирующими свойствами. Это позволяет при меньших запасах прочности иметь высокую надежность изделия.

  2. Высокая износостойкость чугуна обеспечивает малой износ ШШ и КШ.

  3. Гистерезис у чугунов (их внутреннее трение) значительно выше, чем у сталей, что обеспечивает определенные преимущества литых КВ в отношении крутильных колебаний. При одинаковых возбуждающих моментах в чугунных КВ возникают крутильные колебания с меньшими амплитудами, а время их затухания в 2…3 раза меньше, чем в стальных КВ.