Процес застосування Високочастотне гартування Обладнання на поршневих пальцях автомобільних двигунів

Поршневий штифт (англійська назва: Piston Pin) — циліндричний палец, встановлений на спідниці поршня. Його середня частина проходить через невеликий головний отвір шатуна, щоб з’єднати поршень і шатун і передати газову силу, яку поршень несе для з’єднання. Щоб зменшити вагу, поршневі пальці зазвичай виготовляються з високоякісної легованої сталі і робляться порожнистими. Конструкційна форма штифта вилки дуже проста, в основному це товстостінний порожнистий циліндр. Внутрішній отвір має циліндричну форму, двосекційну форму усіченого конуса та комбіновану форму. Циліндричні отвори легко обробляються, але маса поршневого пальця більше; маса поршневого пальця отвору двосекційного зрізаного конуса менша, а оскільки згинальний момент поршневого пальця найбільший у середині, він близький до балки рівної міцності, але конічний. Обробка отворів важка. У цій конструкції підібраний поршневий палец з оригінальним внутрішнім отвором.

Умови експлуатації:

(1) В умовах високої температури витримувати сильний періодичний удар, вигин та зсув

(2) Поверхня штифта зазнає більшого тертя та зносу.

1. Режим відмови: внаслідок періодичного напруження відбувається втомний злам і сильний знос поверхні.

Вимоги до продуктивності:

2. Поршневий палец несе велике періодичне ударне навантаження в умовах високої температури, і оскільки поршневий палец коливається під невеликим кутом в отворі для пальця, важко утворити масляну плівку, тому умови змащування погані. З цієї причини поршневий палец повинен мати достатню жорсткість, міцність і зносостійкість, а маса повинна бути якомога меншою. Штифт і отвір для штифта повинні мати відповідний зазор і хорошу якість поверхні. У звичайних умовах жорсткість поршневого пальця особливо важлива. Якщо поршневий палец зігнутий і деформований, сідло поршневого пальця може бути пошкоджено;

(2) має достатню ударну в’язкість;

(3) Має високу втомну міцність.

3. Технічні вимоги

Технічні вимоги до поршневих пальцев:

①Вся поверхня поршневого пальця науглерожена, а глибина цементованого шару становить 0.8 ~ 1.2 мм. Науглерожений шар повинен бути рівномірно переміщений до структури серцевини без різких змін.

②Твердість поверхні становить 58-64 HRC, а різниця твердості на одному поршневому пальці повинна бути ≤3 HRC.

③Твердість серцевини поршневого пальця становить від 24 до 40 HRC.

④ Мікроструктура науглероізованого шару поршневого пальця має бути тонкоголчастим мартенситом, що дозволить невелику кількість рівномірно розподілених дрібнозернистих карбідів і не мати голчастого та безперервного сітчастого розподілу вільних карбідів. Форма голки сердечника повинна бути низьковуглецевим мартенситом і феритом.

У відповідь на вищезазначені вимоги та потреби необхідні розумні технології та обладнання. Після цементації навуглений сталевий поршневий палец гартується і відпускається при низькій температурі. Поршневі пальці з більш високими вимогами до продуктивності обробляються вторинним загартуванням і відпуском. Метою першого загартування є усунення сітчастого цементиту в цементованому шарі та уточнення структури серцевини; друге загартування полягає в уточненні організації інфільтраційного шару та забезпеченні високої твердості проникного шару. Поршневі пальці з вищими легуючими елементами повинні проходити кріогенну обробку після цементації та загартування, щоб зменшити кількість залишкового аустеніту в науглероізованому шарі, особливо поршневі пальці, які потребують стабільності розмірів, а для контролю кількості залишкового аустеніту потрібна кріогенна обробка.