Применение процесса Высокочастотное гашение Оснащение поршневых пальцев автомобильных двигателей

Поршневой палец (англ. Piston Pin) — цилиндрический палец, установленный на юбке поршня. Его средняя часть проходит через малое отверстие в головке шатуна, чтобы соединить поршень и шатун и передать усилие газа, которое поршень несет на соединение. В целях снижения веса поршневые пальцы, как правило, изготавливаются из высококачественной легированной стали и делаются полыми. Конструктивная форма штифта штекера очень проста, в основном это толстостенный полый цилиндр. Внутреннее отверстие имеет цилиндрическую форму, двухсекционную форму усеченного конуса и комбинированную форму. Цилиндрические отверстия легко обрабатываются, но масса поршневого пальца больше; масса поршневого пальца двухсекционного усеченного конуса отверстия меньше, а поскольку изгибающий момент поршневого пальца наибольший в середине, он близок к равнопрочной балке, но имеет коническую форму. Обработка отверстий затруднена. В данной конструкции выбран поршневой палец с оригинальным внутренним отверстием.

Условия эксплуатации:

(1) В условиях высоких температур выдерживать сильные периодические удары, изгибы и сдвиги.

(2) Поверхность штифта больше подвержена трению и износу.

1. Режим отказа: из-за периодического напряжения происходит усталостное разрушение и сильный износ поверхности.

Требования к производительности:

2. Поршневой палец подвергается большой периодической ударной нагрузке в условиях высокой температуры, а поскольку поршневой палец качается под небольшим углом в отверстии для пальца, трудно сформировать смазочную масляную пленку, поэтому условия смазки плохие. По этой причине поршневой палец должен обладать достаточной жесткостью, прочностью и износостойкостью, а масса должна быть как можно меньше. Штифт и отверстие для штифта должны иметь соответствующий зазор и хорошее качество поверхности. В нормальных условиях особенно важна жесткость поршневого пальца. Если поршневой палец согнут и деформирован, седло поршневого пальца может быть повреждено;

(2) обладает достаточной ударной вязкостью;

(3) Обладает высокой усталостной прочностью.

3. Технические требования

Технические требования к поршневым пальцам:

① Вся поверхность поршневого пальца науглерожена, а глубина науглероженного слоя составляет 0.8 ~ 1.2 мм. Науглероженный слой должен равномерно переходить в структуру сердцевины без внезапных изменений.

②Твердость поверхности составляет 58-64 HRC, а разница в твердости одного и того же поршневого пальца должна быть ≤3 HRC.

③Твердость сердцевины поршневого пальца составляет от 24 до 40 HRC.

④ Микроструктура науглероженного слоя поршневого пальца должна быть мелкоигольчатым мартенситом, допускающим небольшое количество равномерно распределенных мелкозернистых карбидов и отсутствие игольчатого и непрерывного сетчатого распределения свободных карбидов. Игольчатая форма сердечника должна быть из низкоуглеродистого мартенсита и феррита.

В ответ на вышеуказанные требования и потребности необходимы разумные технологии и оборудование. После науглероживания поршневой палец из науглероженной стали подвергается закалке и отпуску при низкой температуре. Поршневые пальцы с повышенными эксплуатационными требованиями подвергаются вторичной закалке и отпуску. Целью первой закалки является устранение сетчатого цементита в сцементированном слое и уточнение структуры ядра; вторая закалка предназначена для уточнения организации инфильтрационного слоя и повышения твердости проницаемого слоя. Поршневые пальцы с более высоким содержанием легирующих элементов должны подвергаться криогенной обработке после науглероживания и закалки, чтобы уменьшить количество остаточного аустенита в науглероженном слое, особенно поршневые пальцы, которые требуют стабильности размеров, и криогенная обработка требуется для контроля количества остаточного аустенита.