Вопрос.

Виды черных металлов автомобильных деталей.

Ответ.

Стали общего назначения (Ст 2, Ст 3 и др.) ГОСТ 380 - 94, из – за своих низких механических свойств в автомобилестроении применяются сравнительно мало, в основном для изготовления ненагруженных или малонагруженных нормалей. Наибольшее применение находят средне и высокоуглеродистые качественные конструкционные стали (сталь 20, сталь 40) ГОСТ 1050 - 92, обладающие повышенными механическими свойствами (цифры в марке означают содержание углерода в сотых долях процента). Из сталей этого класса изготавливаются такие ответственные детали, как коленчатые валы, распредвалы, шестерни коробок передач некоторых автомобилей.

Наиболее нагруженные и ответственные детали (коленчатые валы, шатуны, шестерни коробок передач и редукторов задних мостов и др.) изготавливаются из низко – и высоколегированных сталей, таких, как сталь 14Г2, 12ХГН, 18ХГН2ТА, 20ХГНМ, 42ХМФА и др. (легированные хромом, марганцем, никелем, титаном, ванадием и др.) Используются также стали с особыми эксплуатационными свойствами, например жаростойкие (при изготовлении клапанов) сталь 55Х20Г9АН4, 55Х20Г9АН4 (легированные хромом, марганцем, никелем). Рессоры и пружины подвесок изготавливаются из специальных пружинных сталей, типа 60С2, 60С2ХГ.

Чугуны в автомобилестроении применяются в основном трех классов:

- серые чугуны с пластинчатым графитом ГОСТ 1412 – 85 (СЧ 10, СЧ 15 и др.) обладают сравнительно низкими механическими свойствам. Наиболее часто используются при изготовлении блоков цилиндров двигателей, маховиков, картеров КП);

- высокопрочные чугуны с шаровидным графитом ГОСТ7 293 – 85 (ВЧ 35, ВЧ 40 и др.) с повышенными механическим свойствами, применяются при изготовлении ступиц колес, распредвалов, тормозных барабанов, картеров редукторов и др.);

- ковкие чугуны ГОСТ 1215 – 85 (КЧ 30-6, КЧ 37-12 и др.) отличаются повышенной прочностью и пластичностью, применяются при изготовлении наиболее нагруженных деталей, таких, как картера рулевого механизма, тормозные барабаны и диски, чашки дифференциала, картера главной передачи заднего моста и др.).

Из легированных и высоколегированных чугунов обычно изготавливают гильзы цилиндров, вставные гнезда клапанов, направляющие втулки клапанов, вставки в верхние части мокрых гильз цилиндров, иногда поршневые кольца. В последние годы многие фирмы переходят на изготовление поршневых колец (как компрессионных, так и маслосъемных) из сталей.

Вопрос.

Виды цветных металлов автомобильных деталей.

Ответ.

Из класса цветных металлов в автомобилестроении наибольшее применение нашли алюминиевые сплавы двух типов: деформируемые и литейные (реже применяются магниевые и цинковые сплавы).

Из литейных алюминиевых сплавов изготавливаются блоки цилиндров двигателей и картер сцепления ЗМЗ (АЛ 4), головки блоков цилиндров двигателей КАМАЗ, ЗИЛ, ЗМЗ (АЛ 4), ВАЗ (АК6М2), картера сцепления и коробок передач ВАЗ (АК12М2). При изготовлении поршней используют жаростойкие сплавы, в которых кроме алюминия присутствуют легирующие добавки: медь, кремний, марганец, магний, титан и др.

Заготовки деталей из алюминиевых сплавов получают как правило литьем в земляные формы. В такие формы льют довольно габаритные и сложные по форме блоки цилиндров, головки блоков, картера КП и сцепления и др. В некоторых случаях используют более сложное литье в железные формы (кокиль), например при изготовлении поршней. В отдельных случаях применяют алюминиевое литье под давлением, например при изготовлении деталей карбюраторов, бензонасосов, а также литье в оболочковые формы.

Сплавы на медной основе используются в автомобилестроении меньше, чем алюминиевые, и применяют в основном следующих типов:

- оловянистые бронзы характеризуются достаточной прочностью, высокими антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью, хорошей теплопроводностью и наиболее часто используются при изготовлении вкладышей подшипников коленчатого вала дизелей, работающих с повышенными ударными нагрузками;

- безоловянистые бронзы и латуни применяются в основном при изготовлении подшипников скольжения в виде втулок, которые могут сравнительно легко меняться в процессе ремонта изношенного сопряжения.

Чистая медь используется в автомобилестроении ограничено, в основном в электрооборудовании (в обмотках генератора, стартера, в электропроводке).

Вопрос.

Виды термических обработок автомобильных деталей.

Ответ.

Термическая обработка автомобильных деталей во многих случаях бывает двухстадийной:

- первичная, после получения заготовки, но до начала ее механической обработки;

- вторичная, после завершения черной механической обработки, но обязательно перед

завершающей отделочной (чистовой) обработкой.

Первичная термообработка выполняется, как правило, на заготовках, полученных горячей штамповкой и имеет целью ликвидация результатов перегрева при подготовке ее под ковку. Обычно она заключается в нормализации или улучшении.

Нормализация - это нагрев заготовки до температуры, выше линии фазовых превращений А_сз на 30 – 50 ⁰ (примерно до 800 - 900⁰), выдержка при этой температуре и последующее медленное охлаждение на воздухе. Результат - повышение прочности детали за счет получения мелкозернистой структуры и снятия остаточных внутренних напряжений, образовавшихся при ковке. Часто применяется на стальных коленчатых валах, распредвалах и др.

Улучшение - более дорогой процесс, включающий в себя закалку и последующий высокий отпуск. Ее цель – получение в заготовке особо благоприятной структуры с мелким зерном. По отношению к нормализации, она дает повышение прочности на 25 – 30 %. Применяется на особо ответственных деталях, работающих с динамическими нагрузками (шатуны, валы КП, болты шатунов и маховиков и др.).

Термообработка заготовок из ковкого чугуна сравнительно сложна. Отливки в начале быстро охлаждают, получают отбеленный чугун, а затем подвергают многочасовому отжигу. В результате структура с округлым (глобулярным) графитом с улучшенными вязкими свойствами.

Некоторые чугунные заготовки подвергают закалке объемной или ТВЧ (гильзы цилиндров ЯМЗ, чугунные коленчатые валы, распредвалы).

Вторичная термообработка более разнообразна и чаще применяется.

Газовая цементация – это насыщение поверхности углеродом в печах, заполненных газом (часто Саратовским), при температуре 900 – 950 ⁰. Глубина насыщенного слоя 1 – 1,5 мм. Содержание углерода повышается до 0,8 – 1,0 %. Время процесса 9 – 12 часов.

Азотирование - это насыщение поверхностного слоя азотом при нагреве в печи, заполненной аммиаком, при температуре 500 – 600 ⁰. Продолжительность процесса 3 – 90 ч. Глубина слоя зависит от времени и колеблется в пределах 0,2 – 0,8 мм. Твердость слоя выше, чем при цементации, но его толщина меньше, поэтому применяется на деталях без высоких удельных давлений (твердая, но очень тонкая пленка может продавиться).

Цианирование - это насыщение поверхности и углеродом, и азотом. Может быть газовым (в печах заполненных смесью газов – светильного или природного и аммиака, при температуре 850 – 870 ⁰, в течение 2 – 10 часов, с повышением содержания углерода в до 0,7 %, а азота до 1 – 2 % , в слое толщиной 0,3 – 1,5 мм). Жидкостное цианирование в ваннах с расплавом солей при 820 – 960 ⁰, в течение 10 – 40 мин. В слое 0,2 – 0, 3 мм углерод повышается до 0,7 %, азот до 1 – 2 %.

Отпуск – это нагрев до определенной температуры (150 – 250 ⁰ – низкий, 300 – 500 ⁰ - средний, 450 – 650 ⁰ – высокий отпуск), прогрев, и последующее охлаждение на воздухе. Цели: при низком - снятие внутренних закалочных напряжений, при среднем - повышение упругих свойств (рессоры) с сохранением прочности, при высоком - повышение ударной вязкости, пластичности, но несколько теряется твердость.