СТАБИЛИЗАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И РАЗМЕРОВ ПОРШНЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ИЗ СПЛАВА ALSI12CU2MGNI (АЛ25)

  • И.Н. Рубан Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань, Россия
  • В.П. Булгаков Астраханский государственный технический университет, Астрахань
  • С.С. Уксусов Астраханский государственный технический университет, Астрахань, Россия

Аннотация

технология стабилизации механических свойств и размеров поршня из сплава АЛ25 за счет снижения влияния химической неоднородности в отливке и получение равновесной структуры металла в температурном диапазоне работы поршня. При кристаллизации эвтектического сплава АЛ25 возникает ликвация в заготовке по направлению от головки к юбке поршня, а в диаметральной плоскости – от наружной поверхности к оси поршня. Ликвация изменяет физические и механические свойства отливки, такие как: коэффициенты объемного и линейного расширения, плотность, что в конечном итоге приведет к изменению теплового зазора между втулкой цилиндра и поршнем, обусловленным режимом работой двигателя внутреннего сгорания. Снижение влияния химической неоднородности на однородность свойств как заготовки, так и самого поршня возможно за счет уменьшения перегрева сплава выше линии ликвидус и выдержки жидкого металла на стенде перед разливкой, что позволит получить равновесную структуру сплава. Последующая термическая обработка, рекомендованная технологическим процессом изготовления поршней среднеоборотных двигателей внутреннего сгорания, позволяет стабилизировать линейные размеры и свойства поршня, но не устраняет эффект от химической неоднородности. Закалка от температуры близкой к температуре плавления снизила химическую неоднородность и сделала насыщенным легирующими элементами твердый раствор алюминия, стойким к циклическим перегревам. Отпуск завершил процесс старения – выделение второй фазы, стабилизировал твердость и пластичность металла. Отжиг окончательно ликвидировал следы старения, коагулировал и увеличил зерно сплава. В результате стабилизированы механические свойства – повышена прочность и пластичность при температуре до 300пС. Стабилизирован коэффициент линейного расширения, ликвидировано необратимое изменение размеров поршня в диапазоне рабочих температур двигателя.

Ключевые слова: химическая неоднородность, отливка, ликвация, сплав, тепловой зазор, коэффициент термического расширения, теплопроводность, диаграмма равновесия, твердый раствор, закалка, отпуск, отжиг, механические свойства, стабилизация размеров и свойств

Литература

Вознесенский И.В. Судовые дизели и их эксплуатация. Учеб. Для мореход. Училищ. 2-е изд./ И.М. Вознесенский, Е.Г.Михеев. -М.:Транспорт, 1990.-360с.

Булгаков В.П. Влияние химической неоднородности отливки поршня из сплава АК12М2МгН (АЛ25) на задирообразование в цилиндропоршневой группе./ В.П. Булгаков, Ю.В. Чеботарев, И.Н. Рубан// Вестник ГУМРФ им.адмирала С.О. Макарова. – 2016, вып 5(39),-с. 151–157.

Ершов Г.С. Высокопрочные алюминиевые сплавы на основе вторичного сырья / Г.С Ершов., Ю.Б. Бочков. -М.: Металлургия, 1979. – 180 с.

Бернштейн М.Л. Материаловедение и термическая обработка стали / М.Л. Бернштейн, А.Г. Рахштад, -М.: Металлургия, 1983. – 352 с.

Зильберг Ю.Я. Алюминиевые сплавы в тракторостроении /Ю.Я. Зильберг, К.М.Хрущева. Г.Б. Генршмен . -М.:Машиностроение, 1972. –313 с.

Возницкий И.В., Михеев Е.Г. Судовые дизели и их эксплуатация. Учеб. для мореходных училищ. 2-е изд. перераб. И доп. – М.: Транспорт, 1990. – 361 с.

Койдан И.М. Современные технологии изготовления заготовок поршней для форсированного дизельного двигателя из поршневых алюминиевых сплавов методами тиксоформования/ И.М. Койдан, А.С. Журавлев// Литье и металлургия.-2013-№3s(72).-с.42–45.

Орлов Н.Д. Справочник литейщика. Фасонное литье из сплавов цветных металлов / Н.Д. Орлов, В.М. Чурсин.-М.: Машиностроение, 1971.-450 с.

Евстафеев В.В. Совершенствование технологии изготовления поршней двигателей внутреннего сгорения/ В.В, Евстафеев, А.А. Александров, А.А. Исков// Развитие дорожно-транспортного и строительного комплексов и освоение стратегически важных территорий Сибири и Арктики: вклад науки: материалы Международной научно практической конференции. – Омск. СибАДИ, 2014. - с. 240–242.

Насыров Р.А. Повышение надежности работы поршней тепловозных дизелей/ Р.А. Насыров.-М.: Транспоррт, 1977. - 256 с.

Карпов Л.Н. Неоднородность и качество судовых дизелей. – Л.: Судостроение, 1975. – 232 с.

Кузьмин Н.П. Ликвация и повышение качества проб литейных алюминиевых сплавов / М.П. Кузьмин, М.Ю. Кузьмина//Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2013 - №12 (83). - с. 210–213.

Кондратьев Н.Н. Отказы и дефекты судовых дизелей. – М.: Транспорт, 1985. – 152 с.

Погодаев Л.И., Шеченко П.А. Гидроабразивный и кавитационный износ судового оборудования. – Л.: Судостроение. 1984. – 263 с.

Строганов Г.Б.Сплавы алюминия c кремнием/Г.Б. Строганов, В.А. Роттенберг, Г.Б. Гершман.// Сплавы алюминия к кремнием, М.; Металлургия, 1979. – 185 с.

Данные авторов

Ирина Николаевна Рубан , Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань, Россия

аспирант, кафедра Судостроение и энергетические комплексы морской техники, Астраханский государственный технический университет, 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 16

Владимир Павлович Булгаков , Астраханский государственный технический университет, Астрахань

профессор, кафедра Судостроение и энергетические комплексы морской техники, Астраханский государственный технический университет, 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 16

Сергей Семенович Уксусов , Астраханский государственный технический университет, Астрахань, Россия

старший преподаватель, кафедра Судостроение и энергетические комплексы морской техники, Астраханский государственный технический университет, 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, 16

Опубликован
28-01-2020
Как цитировать
Рубан, И. Н., Булгаков, В. П., & Уксусов, С. С. (2020). СТАБИЛИЗАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И РАЗМЕРОВ ПОРШНЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ИЗ СПЛАВА ALSI12CU2MGNI (АЛ25). Научные проблемы водного транспорта, (61), 196-202. извлечено от http://journal.vsuwt.ru/index.php/jwt/article/view/34
Раздел
Эксплуатация судового энергетического оборудования