Повышение механических свойств чугунных деталей ДВС методом комплексного легирования

Abstract

В статье приведены результаты длительных исследований по получению лигатур для серого и высокопрочного чугуна, применяемых для отливки ключевых деталей двигателей внутреннего сгорания. Основной целью исследования является продление срока эксплуатации деталей ДВС путем повышения износостойкости основных деталей (гильз цилиндров и поршневых колец). Цель исследования заключается в разработке лигатуры и технологии для серых и высокопрочных чугунов. Методы исследования включали как математическое моделирование путем регрессионного анализа матриц Грама, сформированных на основе определенных ко-эффициентов корреляции между износостойкостью чугуна и его химическим составом,что было проверено через критерий Фишера, так и практические исследования по отливке чугунов различных марок и стендовых испытаний двигателей с деталями на их основе. Уравнение регрессии, характеризующеей оптимальный химический состав чугуна представлено как I = 8,4 + 0,9C - 0,6Si - 3,2Mn - 84,4P - 4,5Ti - 33,8S + 9,3Cr + 0,4Ni -5 , 9Cu -1,1V + 24,3Mo.Основой для разработок стал анализ достаточного количества литературных источников, связанных с легирующими свойствами различных элементов при применении их в серых и высоко-прочных чугунах. Основные результаты литературного поиска представлены в соответствующем разделе, где охвачено легирование никелем, хромом, молибденом, ванадием, медью, кремнием, титаном и другими элементами. Были разработаны и защищены патентами Украины №25099 и №25100 высокоэффективные лигатуры для чугунов деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ). Стендовые испытания износостийкости полученных чугунов показали, что формирование сорбито-образного перлита за счет легирования чугуна в ковше является оптимальным подходом, в комплексе с другими мерами может значительно повысить качество полученных деталей. Таким образом исследования показали, что для высоконагруженных деталей цилиндно-поршневой группы неизбежен переход на легированные чугуны. Для чугунов для втулок цилиндров дизелей типа ЧН 25/34 это связано с их переходом на высокозернистые топлива, а работа новых форсированных двигателей 6ЧН 26/34 без легированных чугунов оказалась невозможной.The article presents the results of long-term studies on the preparation of ligatures for gray and high-strength cast iron, which are used for the casting of key parts of internal combustion engines (ICEs).The main purpose of the study is to extend the life of the components of the ICE by increasing the wear resistance of the main parts (cylinder liners and piston rings).The objectives of the study are to develop a ligature and technology for gray and high-strength pigiron.The research methods included mathematical modeling by means of regression analysis of Gram matrices formed on the basis of the determined correlation coefficients between the wear resistance of cast iron and its chemical composition, which was checked by Fischer's criterion, as well as practical studies on the casting of pig iron of various brands and bench tests of engines with parts on their basis. The r egres-sion equation describing the optimal chemical composition of cast iron is given as I = 8.4 + 0.9C - 0.6Si - 3.2Mn - 84.4P - 4.5Ti -33.8S + 9.3Cr + 0.4Ni - 5 , 9Cu - 1,1V + 24,3Mo. The basis for the development was the analysis of a sufficient number of literary sources related to the dopant properties of different elements when applied in gray and high-strength pigiron.The main results of the literary search are presented in the corresponding section, where doping with nickel, chromium, molybdenum, vanadium, copper, silicon, titanium and other elements is covered. It was developed and protected by patents of Ukraine No. 25099 and number 25100 highly effective ligatures for pigiron parts of cylinder-piston group (CPG). The bench tests of hardness resistance of the received pigiron showed that the formation of sorbitol perlite due to alloying of pig iron in the ladle is an optimal approach that in combination with other measures can significantly improve the quality of the obtained parts. Thus, studies h ave shown that for super-loaded parts of the cylinder-piston group, the inevitable transition to doped pig-iron is inevitable. For pig-iron for bushings of cylinders of diesel engines of type ЧН 25/34 it is connected with their transition to high-grade fuel, and the work of new forced engines 6CHN 26/34 without doped pig-iron was not possible.