Improving the processing quality of cylinder liners using combined technology

Abstract

Due to the use of surface engineering methods, a combined technology for processing the working surface of internal combustion engines cylinder liners has been developed. The advantages and disadvantages of traditional liners processing technologies are analyzed, which allowed identifying ways to improve them. A new technological process of cylinder liners processing is proposed, which includes operations of deforming broaching and finishing antifriction non-abrasive treatment. The technological equipment and tools for the chosen technological process realization are chosen. Experimental studies of the proposed technical solutions feasibility are carried out. The microrelief of the treated surface, roughness parameters, hardness distribution according to the wall thickness were determined for the studied liners, and the amount of wear was determined for the liners after running-in. Parameters analysis of geometric, mechanical and tribological characteristics of the liners working surface, processed by the existing and proposed technology showed significant advantages of the latter. There is an increase in the productivity of processing part up to 4 times, reducing the cost of the tool up to 3 times, and in general – reducing the cost of restoring the liner. It is proved that the use of the proposed technology allows improving the physical-mechanical characteristics of the working surface: strengthening the surface layer to a depth of 0.3 mm, as well as obtaining a roughness close to the operational.

За рахунок використання методів інженерії поверхні розроблено комбінована технологія обробки робочої поверхні гільз циліндрів двигунів внутрішнього згорання. Проаналізовані переваги та недоліки традиційних технологій обробки гільз. Показано, що після використання фінішної операції хонінгування на робочій поверхні гільзи залишаються абразивні мікрочастки, що призводить до прискореного зносу поршневих кілець. Запропоновано новий технологічний процес обробки гільз циліндрів, що вміщує операції комбінованого протягування та нанесення покриттів фінішною антифрикційною безабразивною обробкою. Вибрано технологічне оснащення та інструмент для реалізації технологічного процесу. Проведені експериментальні дослідження доцільності запропонованих технічних рішень. Вивчення характеристик робочих поверхонь гільз, оброблених з використанням розглянутих технологічних процесів, здійснювалося після обкатки двигуна. Для досліджуваних гільз визначено мікрорельєф обробленої поверхні, параметри шорсткості, розподіл твердості за товщиною стінки, а для гільз після обкатки – величину зносу. Аналіз параметрів геометричних, механічних та трибологічних характеристик робочої поверхні гільз, оброблених за існуючою та пропонованою технологією, показав суттєві переваги останньої. Встановлено, що використання комбінованого протягування дозволяє сформувати мікрорельєф поверхневого шару, який являє собою опорні площадки із впадинами, які грають роль змащувальних резервуарів при експлуатації. Нанесення покриття фінішною антифрикційною безабразивною обробкою, суттєво не змінюючи мікрорельєф, підвищує антифрикційні властивості поверхні. Доведено, що застосування розробленої технології обробки гільз циліндрів забезпечує отримання шорсткості, близькою до експлуатаційної, зміцнення поверхневого шару на глибину до 0,3 мм, поліпшені трибологічні характеристики, відсутність частинок абразиву на обробленій поверхні і мінімальний знос робочої поверхні гільзи при її експлуатації.