автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение межремонтного ресурса чугунных коленчатых валов конструктивно-технологическими способами

4847553

На правах рукописи

ШКОЛКИН Евгений Александрович

ПОВЫШЕНИЕ МЕЖРЕМОНТНОГО РЕСУРСА ЧУГУННЫХ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 МАЙ 2011

Саранск 2011

4847553

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГОСНИТИ) и на кафедре основ конструирования механизмов и машин ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева».

Научный руководитель: доктор технических наук профессор

Лялякин Валентин Павлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук профессор

Симдянкин Аркадий Анатольевич;

кандидат технических наук доцент

Кузнецов Вячеслав Викторович

Ведущая организация: ФГОУВПО «Пензенская государственная

сельскохозяйственная академия»

Защита состоится 9 июня 2011 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.117.06 при ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева» по адресу: 430904, г. Саранск, п. Ялга, ул. Российская, д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. М. Бахтина ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева» и на сайте www.mrsu.ru.

Автореферат разослан «_» мая 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного /

совета доктор технических наук 4 ..... / В. А. Комаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время особо важной задачей является поддержание имеющейся техники в исправном состоянии путем разработки и внедрения эффективных методов восстановления и упрочнения базовых деталей. Данные существующих исследований показывают, что одной из основных причин выхода двигателя из строя (от 45 до 70 % случаев) являются дефекты коленчатого вала (КВ): износы шеек, задиры и схватывания, усталостные разрушения.

Технологические процессы, разработанные для восстановления стальных КВ, оказались неприемлемыми для чугунных вследствие присущих их материалу специфических свойств. Большинство применяемых методов восстановления чугунных КВ снижают усталостную прочность и тем самым не обеспечивают требуемый нормативными документами уровень ресурса восстановленного изделия относительно нового. Следовательно, возникает необходимость применения методов упрочнения КВ в межремонтных периодах эксплуатации двигателя, что является актуальной задачей ремонтного производства.

Цель исследования - повышение межремонтного ресурса чугунных КВ конструктивно-технологическими способами.

Объект исследования - изношенные и упрочненные (прошедшие карбонитрацию, с кольцевой проточкой в зоне галтельного перехода) чугунные КВ ЗМЗ 24-1005011-20 (ОАО «Заволжский моторный завод») и УМЗ 4173.1005011 (ОАО «Ульяновский моторный завод»).

Методика исследований. В качестве основных методик применялись системные исследования (системный подход и системный анализ), логика научных исследований и математическое моделирование. В результате разработаны частные методики лабораторных исследований с использованием методов математической статистики, статистического и регрессионного анализа и современных вычислительных средств.

На защиту выносятся:

- результаты численного моделирования нагруженности колена КВ при различных конструктивных параметрах вала и механических свойствах тонкого поверхностного слоя;

- математическая модель зависимости возникающих максимальных напряжений и деформаций в колене КВ от формы кольцевой проточки расположенной в зоне галтельного перехода;

- результаты экспериментальных исследований величины износа и поверхностной твердости шеек КВ;

- методика оценки характеристик опасного сечения щек КВ на основе усталостных изломов;

- результаты ускоренных стендовых испытаний на усталость изношенных, модернизированных и упрочненных чугунных КВ;

- закономерности формирования структур и фаз на поверхности деталей из высокопрочного чугуна при карбонитрации;

- взаимосвязь параметров субструктуры упрочненного слоя с его усталостными и триботехническими характеристиками.

Научная новизна работы:

- определены теоретические зависимости максимального напряжения и максимальной деформации для наиболее нагруженного колена КВ от изменения величины перекрытия коренных и шатунных шеек КВ и от изменения радиуса галтели;

- обосновано снижение максимального напряжения и максимальной деформации, возникающих в колене КВ при улучшении механических свойств (модуля упругости и коэффициента Пуассона) тонкого поверхностного слоя;

- получена математическая модель, адекватно описывающая зависимость максимального напряжения и максимальной деформации от радиуса и глубины кольцевой проточки, примененной в зоне галтельного перехода;

- определены параметры распределения износов коренных и шатунных шеек в зависимости от ремонтных размеров КВ;

- определены структура, фазы и физико-механические свойства упрочненного слоя, полученного карбонитрацией на поверхности высокопрочного чугуна;

- определен предел выносливости изношенных и упрочненных чугунных КВ (ЗМЗ-24 и УМЗ-417Э) методом карбонитрации поверхности и кольцевыми проточками на основе ускоренных стендовых испытаний на усталость.

Практическую значимость представляют:

- значения поверхностной твердости коренных и шатунных шеек КВ ЗМЗ-24 и УМЗ-417Э новых и ремонтных размеров;

- модернизированная электрическая схема питания резонансного стенда для испытаний КВ на чистый изгиб и устройство для контроля и оценки деформации КВ на основе продукции ЗАО «Электронные технологии и метрологические системы - ЗЭТ», позволяющие проводить испытания в полуавтоматическом режиме (патент РФ на полезную модель №101830 «Устройство для контроля и оценки деформации коленчатого вала»);

- технологический процесс восстановления шеек чугунных КВ, повышающего износостойкость в 1,21... 1,71 раза, а предел выносливости - в 1,38...1,58 раза.

Реализация работы. Результаты исследований внедрены в ООО «Эффект гарантия» (г. Саранск), а также используются в учебном процессе ИМЭ Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на XXXVIII Огаревских чтениях Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарева (г. Саранск, 2010 г.); на XIII научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета имени Н. П. Огарева (г. Саранск, 2008 г.); на Международной научно-технической конференции «Научные проблемы

ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей» (г. Москва, ГОСНИТИ, 2009, 2010 гг.); на расширенном заседании кафедры основ конструирования механизмов и машин ГОУВПО «МГУ им. Н. П. Огарева».

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах, в том числе 3 - в изданиях рекомендованных ВАК РФ, получен патент на полезную модель «Устройство для контроля и оценки деформации коленчатого вала».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 154 страницах машинописного текста, включает 60 рисунков, 21 таблицу, 121 источник литературы и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, поставлена цель, обозначен объект исследований.

В первой главе «Состояние проблемы и основные задачи исследования» приведен анализ состояния вопроса и определены задачи исследования.

Уровень напряженности КВ в эксплуатации постоянно растет вследствие изменения зазоров между валом и подшипниками скольжения из-за неравномерного износа, сопровождающегося дополнительным изгибом вала. Кроме того, происходят накопление повреждений в виде субмикроскопических трещин, следов глубинного вырывания при схватывании, структурные изменения в микрообъемах.

В условиях симметричного или асимметричного изгиба по поперечному сечению КВ возникает градиент напряжений, максимум которых приходится на поверхностные зоны. В условиях переменно действующих растягивающих и сжимающих напряжений свойства поверхности изделий являются одним из главных факторов, обеспечивающих сопротивление металла усталостному разрушению.

Обзор и анализ результатов экспериментальных исследований новых, изношенных и восстановленных чугунных КВ, проведенных А. А. Беркма-ном, Ф. X. Бурумкуловым, Б. П. Давыдовым, В. А. Денисовым, Л. И. Дехтя-рем, Г. Н. Доценко, Н. И. Доценко, Т. Р. Ибрагимовым, В. А. Какуевицким, Л. М. Лельчуком, А. И. Муравьевым, А. А. Сазоновым и др., показывает, что применение различных способов восстановления позволяет восстановить межремонтный ресурс по износу, но приводит к значительному снижению предела выносливости, вследствие накопления КВ усталостных повреждений.

Следовательно, возникает необходимость применения методов упрочнения поверхности чугунных КВ в межремонтном периоде. Одним из перспективных методов является технология жидкостного азотирования -карбонитрация.

Исходя из вышеизложенного, поставлены следующие задачи исследования.

1. Исследовать параметры работоспособности чугунных KB в доремонтном и межремонтном периодах эксплуатации.

2. Теоретически обосновать конструктивно-технологичекие способы повышения предела выносливости чугунных КВ.

3. Исследовать особенности формирования структур и фаз на поверхности образцов (деталей) из высокопрочного чугуна (ВЧ) при карбонитрации.

4. Выполнить модернизацию резонансного стенда для усталостных испытаний и провести усталостные испытания KB с различным техническим состоянием.

5. Исследовать усталостные и триботехнические характеристики чугунных KB, упрочненных карбонитрацией.

6. Разработать технологические процессы упрочнения и восстановления чугунных KB и провести их производственную апробацию.

7. Определить экономическую эффективность разработанного технологического процесса восстановления чугунных КВ.

Во второй главе «Теоретические предпосылки к повышению межремонтного ресурса чугунных коленчатых валов» обосновано применение конструктивно-технологических приемов для повышения предела выносливости чугунных KB путем снижения возникающих максимальных напряжений и деформаций.

Для исследования напряженного состояния KB средствами программного комплекса ANSYS 11 (лицензия #624967 ANSYS Academic Research) смоделировано колено KB, включающее четвертую и пятую коренные и четвертую шатунную шейки, нагруженное максимальными действующими силами и моментами, возникающими в двигателе ЗМЗ-402 в условиях эксплуатации. На первоначальном этапе оценена точность примененной модели на основе зависимости максимальных напряжений (<тг,) и деформаций (е) KB от количества элементов (п) при доверительной вероятности 0,95:

<т„ = 701,079 - 0,005« +1,875 • 10" 8 • и2 - 2,856 • 10"14 • л3 +1,577 • 10" 20 • л4, (1) е = 0,2502 + 2,7305-Ю"8. (2)

Дальнейшие расчеты проводили при оптимальном значении п.

На рис. 1 отображены возникающие напряжения с зоной максимальных напряжений (концентраторов), располагающейся на поверхности галтели. С распространением в глубину и в стороны от концентраторов значения напряжений уменьшаются. Максимальные деформации (рис. 2) наблюдаются у элементов, располагающихся на окончании противовеса.

На основе дальнейших расчетов получены аналитические зависимости максимальных напряжений и деформаций от изменения величины перекрытия (А) в случае ремонтных размеров и от изменения радиуса галтелей ) в модели:

сгт= 178,3 +45,2Д,

е = 0,2579 + 0,0416Д,

<гт = 232,8 - 32,2286^, - 21,1429/;;,,

е = 0,279 - 0,0153 • гш + 0,0023 гг1т . т

а о

Рис. 1 - Диаграмма возникающих напряжений в колене КВ, МПа: а - внешний вид, б - продольный разрез

а б

Рис. 2 - Диаграмма возникающих деформаций в колене КВ, мм: а - внешний вид, б - продольный разрез

Полученные данные показывают, что занижение радиуса галтелей оказывает большее влияние на максимальные напряжения, чем переход меньшие диаметры шеек. Поэтому важной задачей является оптимизация формы галтельного перехода. Для этого был проведен двухфакторный эксперимент на трех уровнях варьирования с целью определения регрессионных уравнений, устанавливающих связь между возникающими максимальными напряжениями и деформациями с параметрами кольцевой проточки, примененной в зоне галтельного перехода, с последующей многокритериальной оптимизацией на основе ЛПт - метода.

В качестве целевой функции принято максимальное возникающее напряжение Фг(а)=стт, выраженное полученным уравнением регрессии (9),

в качестве параметра а выступили факторы, определяющие форму проточки, а именно глубина кольцевой проточки (Х\) и радиус окружности (Лл). В качестве функциональных ограничений выступала максимальная деформация колена КВ /„ (а) = £, выраженная полученным уравнением регрессии (11).

Для оптимизации параметров кольцевой проточки было установлено такое множество Р с £>, для которого

Ф(Р) = ттФ(а), (7)

где Ф{а) = (Ф,(а),...,Ф4(а)) - вектор критериев.

Результаты расчета (табл. 1) максимальных напряжений и деформации показали, что применение кольцевой проточки оптимальной формы примененной в зоне галтельного перехода позволяет снизить возникающие напряжения, при сохранении жесткости вала. Снижению максимальных напряжения и деформации способствует улучшение механических свойств (повышение модуля упругости - Е и коэффициента Пуассона - ц) тонкого поверхностного слоя. Максимальный эффект достигается при одновременном применении кольцевых проточек и упрочнения тонкого поверхностного слоя.

Таблица 1 - Максимальные напряжения и деформации у КВ с кольцевой

Толщина слоя, мм 0 0,5 1 1,5

Максимальное напряжение, МПа 173 169 167 166

Максимальная деформация, мм 0,251 0,263 0,256 0,251

Для повышения межремонтного ресурса КВ необходимо уменьшить интенсивность изнашивания пары трения «КВ-подшипник скольжения». Для этого проведем анализ интенсивности изнашивания для различных условий на основе зависимостей предложенных И. В. Крагельским:

при упругом контакте

¥яс

С,о-„

1И

н>

при пластическом контакте = -

1 у Й„.

НВ)

2Лт„1 + К/

в Ы Ьч" 1 -к/

(8)

,(9)

2у + и2ЯЬ'"'

где С\, С2, р, к, у, К - эмпирические коэффициенты; да,дс -нормальное и контурное давление; / - коэффициент трения; <т„ - предел прочности на растяжение; / - показатель кривой усталости, Ъ, V - константы микрогеометрии поверхности; /гшах - максимальная высота профиля поверхности; Я - радиус выступа внедряемого тела; Ра - действующая нагрузка; ер — разрушающее удлинение; НВ — твердость по Бринеллю.

Из анализа формул (8), (9) видно, что интенсивность износа зависит от геометрических характеристик (6,V, йгах, й), механических свойств (<т0, Е,

¡л, НВ), коэффициента трения / нормального и контурного давлений (q„,qc), и усталостной характеристики t. Поэтому при применении ремонтных воздействий для снижения интенсивности изнашивания необходимо стремиться к получению покрытий, имеющих минимальный коэффициент трения, высокий предел выносливости материала, высокую твердость и способных выдерживать значительные деформации без разрушения.

В третьей главе «Программа и методики экспериментальных исследований» приведены методики экспериментальных исследований.

Для оценки нагруженности колена KB при различных конструктивных параметрах вала и механических свойствах применяемого материала разработана методика моделирования с помощью программного комплекса ANSYS И. На основе предложенной методики и теоретических исследований принята схема двухфакторного эксперимента по определению формы кольцевой проточки с последующей многокритериальной оптимизацией.

Микрометражные исследования величины износа и поверхностной твердости коренных и шатунных шеек проводились по разработанным методикам с использованием переносного твердомера ТЭМП-2 на KB, поступивших в ремонт в АРП «Спецремонг» г. Саранска.

Усталостные испытания проводились на модернизированном резонансном стенде по методике РД 70.0009.008-85. Для оценки характеристик опасного сечения щек KB была разработана методика, основанная на анализе их изломов, на которые по контуру наносился графит. Затем к поверхности излома максимально плотно прижималась тонкая бумага, на которой оставался след контура излома щеки. Полученный контур сканировался для получения растрового изображения. Далее в программе КОМПАС 3D vlO (лицензия К-09-000025) методом обводки создавалось векторное изображение контура излома. Полученный чертеж импортировался в программу «Консул» из пакета программ SCAD Office 11.3, где и производился расчет характеристик опасного сечения щек КВ.

Металлографические и микрогеометрические исследования упрочненного слоя проводились с помощью микротвердомера «DuraScan 20», микроскопа «Альтами МЕТ 5», индуктивного профилометра «Form Talysurf i 120» (Великобритания) в соответствии с ИСО 4287, ГОСТ 2789-73 и ГОСТ 27964-88. В качестве инструмента дополнительных исследований использовался растровый электронный микроскоп JSM 6060А с энергодисперсионной приставкой JED 2300 фирмы JEOL (Япония).

Рентгеноструктурный анализ проводился с помощью дифрактометра ДРОН-ЗМ с фокусировкой по Брегу-Брентано в излучении Си Ка, с монохроматором. Регистрация и обработка данных производилась с помощью пакета программных средств GLRDIF.

Сравнительные триботехнические испытания образцов проводились согласно ГОСТ 23.224-86 на трибометре марки TBR-S-DE-0000 (Швейцария) и на машине СМТ-1, производства ЗАО «Точприбор» усовершенствованной в ГОУВПО «МГУ им. Н. П. Огарева».

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены уравнения регрессии, связывающие максимальные возникающие напряжения и деформации с параметрами кольцевой проточки, оптимальные параметры кольцевой проточки, результаты микрометражных исследований, исследований поверхностной твердости, металлографических и микрогеометрических исследований, анализ стендовых усталостных и триботехнических испытаний.

Результаты двухфакторного эксперимента по определению оптимальных параметров кольцевой проточки, устанавливающие связь возникающих максимальных напряжений (ат) и деформаций (г) с параметрами кольцевой проточки, представлены уравнениями регресии:

Уа = 267,5+ 11,83Х,-4,91^-68,5X2+7,58Х22-5Х,Х2, (10)

Уе = 0,2931 + 0,0296Х, + 0,0091Х,2 + 0,0063Х,+ 0,007IX2 -0,01 ЗХ,Х,. (11)

На основе этих уравнений были построены поверхности отклика, представляющие зависимости напряжения и деформации от варьируемых факторов (рис. 3).

а) б) Рис.3 - Зависимость максимальных напряжения (а), МПа и деформации (б), мм от тварьируемых параметров кольцевой проточки.

С использованием методики оптимизации параметров формы кольцевой проточки получены оптимальные значения параметров: Х1=-0,995, Х2=0,998 (XI =0,505 мм, Х2=2,498 мм).

Анализ данных микрометража КВ ЗМЗ-24 и УМЗ-4173 показывает что средняя величина износа шеек составляет 45...75 мкм в зависимости от ремонтного размера и увеличивается после применения ремонтных воздействий. Ресурс КВ в процессе эксплуатации лимитирует износ коренных шеек, чья скорость износа в 1,21 раза выше, чем шатунных. Больший износ коренных шеек можно объяснить более тяжелыми условиями работы в отношении нагрузки и смазки.

Проведенные исследования показывают, что поверхностная твердость шеек КВ ЗМЗ-24, находящихся в эксплуатации, не имеет сильного разброса в пределах ремонтных размеров (191-205 НВ), но существенно ниже значений, предписанных технической документацией (207-249 НВ). В то же

время у валов УМЗ-4ПЗ первого ремонтного размера, прошедших закалку шеек токами высокой частоты (ТВЧ), твердость значительно выше (481-548 НВ или 50-57,5 НЯС), что соответствует требованиям.

Анализ усталостных изломов показывает что излом (рис. 4) имеет две зоны: гладкую - там, где трещина развивалась и края ее сглаживались вследствие трения при повторных деформациях, и шероховатую, в которой произошло окончательное разрушение. Разрушение начинается в наиболее напряженном сечении на поверхности галтели. Появившаяся в очаге 1 трещина развивается в направлении наибольших напряжений. На противоположной стороне, как правило, также имеется очаг вторичной трещины 2, которая развивается практически одновременно с первой, но менее интенсивно. Далее на участке 3 происходит усталостное разрушение щеки КВ, называемое участком избирательного развития трещины. На участке 4 скорость роста трещины резко возрастает, что приводит к окончательному разрушению щеки вала.

Рис. 4 — Зоны усталостного разрушения КВ.

В 58...69 % случаев зарождение трещины происходит в галтели со стороны шатунной шейки, и только в 31...42 % случаев зарождение трещины происходит со стороны коренной шейки. В 62 % случаев зарождение второй трещины отчетливо заметно.

Приведенный анализ показывает, что средний момент сопротивления щек без учета перекрытия шеек составляет 4,38 см3, а с учетом перекрытия -5,12 см3, то есть в 1,17 раза больше. Первая (3,99 и 4,25 см3) и восьмая (4,04 и 4,25 см3) щеки сделаны более тонкими и как следствие являются наиболее слабыми. За время проведения испытаний изломов по второй щеке не наблюдалось, а по седьмой был только один. У оставшихся щек момент сопротивления находится примерно на одном уровне (4,5 и 5,4 см3). При этом средняя площадь излома составляет - 18,48 см2.

Усталостным испытаниям подвергались валы, находившиеся в эксплуатации и перешлифованные на ремонтные размеры: первого - 72 % валов, второго - 28 %. Валы других ремонтных размеров не исследовались.

Результаты усталостных испытаний представлены на рис. 5, значения предела выносливости - в табл. 2.

На основе проведенных испытаний можно сделать следующие выводы:

1. Значения пределов выносливости чугунных КВ УМЭ-4173 и ЗМЗ-24 показывают, что технология их изготовления с 1990 года не изменилась.

2. Сравнение прочности КВ ЗМЗ-24 и УМЭ-4173 показало, что при условии постоянного контроля химического состава, структуры и других параметров, от которых зависит их ресурс, применение закалки ТВЧ не приводит к повышению предела выносливости, что подтверждается данными завода-изготовителя (ОАО ЗМЗ).

3. Применение метода карбонитрации позволяет повысить предел выносливости чугунных КВ в 1,32... 1,52 раза.

4. Применение кольцевых проточек оптимальной формы в зоне гал-тельного перехода дополнительно к карбонитрации позволяет повысить предел выносливости на 4.. .5 %.

400

350

С S

| 250

5

| 200

с я

1 150 100 50

0,1 1 10 100 Дотшечность -Lg N, 1Е5, циклы

Рис. 5 — Результаты усталостных испытаний

Таблица 2 - Оценка предела выносливости КВ

КВ подвергнутые экспериментальным исследованиям Интервал значений, МПа Среднее значение, МПа

ЗМЗ 24-1005011-20 78...126 102

ЗМЗ 24—1005011—20 прошедший карбонитрацию 94...191 135

ЗМЗ 24-1005011-20 прошедший карбонитрацию с кольцевыми проточками 97...169 141

УМЗ 4173.1005015 55...120 89

ЗМЗ 24-1005011-20, новый* 88...121 103

ЗМЗ 24-1005011-20.бывший в лксплуатаиии* 72...112 92

Примечание: * Данные полученные в период с 1983 по 1990 г. В.А. Денисовым.

Исходными материалами при проведении металлографических и микрогеометрических исследований служили образцы из ВЧ 50, прошедшие карбонитрацию. Видно, что при ее применении для деталей из ВЧ образуется упрочненный слой толщиной порядка 15...20 мкм (рис. 6) твердостью более 600 НУ (61 НЯС) (рис. 7) и далее идет диффузионная зона глубиной до 400...450 мкм.

Рис. 6 - Фотографии шлифа образца из ВЧ 50 после карбонитрации а -нетравленый, б - травленный изгиба уменьшают растягивающие

Упрочненный слой состоит из нескольких зон: вначале идет тонкий прирабатывающий оксидный слой (Ре304) порядка 5...7 мкм, далее зона £-карбонитрида типа Ре3К, под которым располагается зона у'-фазы типа Ре41Ч. Диффузионная зона (гетерофазный слой) состоит из твердого раствора углерода и азота в железе с включениями карбонитрид-ных фаз. На поверхности образуется легкоудаляемый сажистый налет.

После карбонитрации деталей из ВЧ в тонком поверхностном слое присутствуют карбонитридные фазы, вызывающие искажение кристаллической решетки железа и создающие значительные сжимающие напряжения, которые в условиях

напряжения от внешней нагрузки.

Максимальная величина сжимающих напряжений находится в поверхностной нитридной зоне на глубине не более 20 мкм. Сжимающие напряжения в диффузионной зоне, несмотря на меньшую величину, вносят основной вклад в повышение предела выносливости из-за большой протяженности зоны по глубине.

Присутствие е-карбонитрида Рез1Ч и у'-фазы типа Ре41Ч является обязательным условием для улучшения триботехнических свойств упрочненного слоя.

На рентгенограмме (рис. 8) кроме вышеперечисленных фаз обнаруживаются линии от цианата калия (КСЖ)) , который вероятно был плохо удален из пористой зоны во время промывки.

Распределение микротвердости по толщине упрочненного слоя характерно для диффузионных слоев (плавно снижается от Рис. 7 - Распределение микротвердости 600 НУ на поверхности ДО 250 НУ у образцов из ВЧ 50 после карбонитрации в сердцевине) и соответствует изменению содержания азота в карбонитрированном слое (рис. 9).

Для оценки влияния процессов упрочнения на шероховатость была изготовлена партия образцов из ВЧ 50 с параметрами шероховатости, соответствующими Яа=0,38 мкм и Я2=4,13 мкм. Затем они были подвергнуты закалке ТВЧ и карбонитрации. Результаты замеров поверхностной

шероховатости показали, что при применении карбонитрации параметры шероховатости возрастают до Ка=0,73...0,83 мкм и 112=6,49..7,28 мкм, а при закалке ТВЧ - до 11а=0,81 мкм и 1^=7,83 мкм, поэтому после применения технологий упрочнения требуются дополнительные операции шлифования

или полирования.

600

300

О 200

Р

X 100

(002)1

Ре,0, (220)

ксто 12001]

С(графит)

-даг^

(311) 1

ксто

(112) (110)7

Ре N /

(110) -- X

Fe.NI

ттб'ту

25

30

35

[ Ре.Ы ГеЛ

тяж» (102) (110)

и,........ }\

55

60

65

70

Рис.8

40 45 50

Угол 2С-Х град

- Рентгенограмма с поверхности образцов из ВЧ 50 после карбонитрации

Массовая доля элемента, %

Элемент Позиция Позиция Позиция

001 002 003

С 0 0 96,65

N 10,56 11,23 0

О 15,32 13,17 0,23

6,37 5,98 0,16

к 3,96 3,32 0,24

Ре 65,40 67,63 2,73

Рис. 9 — Определение элементного состава поверхности образцов из ВЧ 50 после

карбонитрации

Триботехническим испытаниям на трибометре были подвергнуты 10 серий образцов из ВЧ 50 (табл. 3). Испытаниям на прирабатываемость для определения максимальной нагрузки Р„„ (Н), характеризующей предзадирное состояние и рабочей нагрузки для испытаний на износостойкость - Роп были подвергнуты серии 0, 2, 9. Длительные испытания прошли все серии образцов.

Таблица 3 - Серии образцов из ВЧ 50, подвергнутые триботехническим

Серия образцов 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Обработка - карб. карб. карб. карб. карб. карб. карб. карб. ТВЧ

Толщина удаленного слоя, мкм 0 0+сажа 0 5 8 14 18 25 37 0

На рис. 10 представлена зависимость стабилизированного коэффициента трения от нагрузки.

Длительные износные испытания проводились при нагрузке Рол = 4 Н. Изменения коэффициента трения при длительных испытаниях представлены на рис.11, а приведенного износа - на рис 12.

■е-50,2

0,1

Р„,<;

Р,

У

...уу

У"

¥

■ 34 50 ■■ 84 54 мое • ts-л го W i

Проведенные испытания показывают, что образующийся на поверхности ВЧ 50 при карбонит-рации оксикарбонитридный слой обладает более низким коэффициентом трения (снижение до 50 %) и приведенным износом (снижение в 10...20 раз) по сравнению с образцами без упрочнения и с упрочнением ТВЧ в условиях сухого трения с контртелом из стали ШХ15. При заглублении на 20.. .25 мкм

о г 4 5 в ю

Нагрузка Р. И

Рис. 10-Оценка нагрузки предзаедания -Рт. и рабочей нагрузки Р0.п. для испытаний на износостойкость для сопряжений "образец - сталь ШХ15" при скорости скольжения 1 м/с в диффузионную зону триботехнические свойства карбонитрированных образцов сопоставимы со свойствами образцов упрочненных ТВЧ, а при заглублении на 40...50 мкм они уже почти неотличимы от свойств, не упрочненных образцов.

0,7

300

1200

1500

600 900

Путь трения м

Рис. 11 - Зависимость коэффициента трения от пути трения при Рол. для сопряжений "ВЧ 50, после карбонитрации — сталь ШХ15" для различных серий образцов при скорости

скольжения 1м/с

О.ООЕ+ОО ;

Рис. 12 — Сравнение приведенного износа по сериям образцов для сопряжений "образец — сталь ШХ15" при скорости скольжения 1 м/с (0-9 серии образцов)

После обработки результатов, полученных в условиях сухого трения в лабораторных испытаниях, проводились стендовые испытания с применением смазки.

Триботехническим испытаниям на СМТ-1 были подвергнуты 3 серии образцов-роликов, вырезанных из шеек КВ со стандартными вкладышами.

Первая серия образцов роликов была вырезана из шейки КВ ЗМЗ-24 и представляла собой чистый ВЧ; вторая серия - из шейки КВ УМЗ-4173, представ-ляла ВЧ 50 после закалки ТВЧ; третья серия - из шейки КВ ЗМЗ-24, прошедшая карбонитрацию.

По результатам обработки экспериментов на прирабатывае-мость, для исследуемых серий определены нагрузочные характеристики: максимальная нагрузка Рмж, характеризующая предзадирное состояние рис. 13, минимальный коэф-

Серии образцов

Рис. 13 - Сравнение максимальной Рм.н., и оптимальной нагрузок Pon, пары трения из антифрикционного сплава А020 - 1 с различными сериями образцов-роликов: 1- ролик из ВЧ 50; 2 - ролик из ВЧ 50 с закалкой ТВЧ; 3 - ролик из ВЧ 50 после карбонитрации.

фициент трения fm¡„ и соответствующая ему оптимальная нагрузка Роп. Минимальный коэффициент трения равный 0,0063 наблюдается в паре с образцом прошедшим закалку ТВЧ, максимальный, равный 0,01 - наблюдается в паре с карбонитрированным образцом. У пары с образцом без обработки коэффициент трения равен 0,0075.

Результаты исследований на прирабатываемость и задиростойкость показали, что максимальной несущей способностью обладает пара с роликом, прошедшие карбонитрацию - 26,2 МПа, а минимальной - пара с роликом, не проходивших дополнительную обработку - 23,2 МПа.

¡.СОЕ-ОВ

| 1.60Е^В

| 1.40Е4В

1 иОЕ4| ¡» 1.ооЕ<оа

2 в.ооЕ-оа

3 б.ООЕ-ОЭ I 4,ООЕ49 * 2.00Е49

О.ООЕ+ОО

Серии образцов

Рис. 14 - Сравнение интенсивности изнашивания по фактору износа пары трения из антифрикционного сплава А020 — 1 с различными сериями образцов-роликов: 1 -ролик из ВЧ50; 2 - ролик из ВЧ 50 с закалкой ТВЧ; 3 - ролик из ВЧ50 после карбонитрации

Суммарная интенсивность изнашивания для каждой исследуемой пары трения определена длительными износными испытаниями при оптимальной нагрузке для каждой пары трения (рис. 14).

Результаты триботехнических испытаний показали, что при упрочнении ВЧ карбонитрацией, создается поверхность, обладающая высокой несущей способностью и повышенной износостойкостью в 1,21-1,71 раза в условиях смазки в паре с антифрикционным сплавом А020-1 на алюминиевой основе.

В пятой главе «Разработка рекомендаций по повышению межремонтного ресурса КВ из высокопрочного чугуна» приведены практические рекомендации по применению устройства для контроля и оценки деформации КВ на основе продукции ЗАО «Электронные технологии и метрологические системы - ЗЭТ» и модернизации электрической схемы питания резонансного стенда для испытаний КВ на чистый изгиб позволяющие проводить испытания в полуавтоматическом режиме с возможностью сохранения результатов обработки сигналов в удобном виде для последующего использования.

В связи с отсутствием исследований по определению оптимальных режимов карбонитрации для высокопрочных чугунов с целью повышения предела выносливости и износостойкости, для обоснования режимов обработки были проанализированны известные зависимости для азотирования. На основе данных зависимостей, а также с учетом известных характеристик упрочненного слоя для различных сталей прошедших карбонитрацию дано обоснование следующих режимов: температура расплава - 570°С, время выдержки - 3 часа с последующим охлаждением в воду.

Дано описание применяемого оборудования и особенностей применения процесса карбонитрации.

На основании проведенных исследований были разработаны технологические процессы упрочнения КВ из ВЧ 50 и восстановления КВ ЗМЗ 24-1005011-20 и УМЗ 4173.1005011. Экономическая эффективность от внедрения технологии восстановления КВ в производство составляет 446250руб на программу ремонта 150 КВ в год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Исследования работоспособности валов, находящихся в эксплуатации, показывают, что ресурс КВ лимитирует износ коренных шеек, изнашивание которых происходит в 1,21 раза быстрее, чем шатунных.

Средняя величина износов составляет 45...75 мкм у валов разных ремонтных размеров. Поверхностная твердость шеек валов ЗМЗ 24-1005011-20 составляет 191...205 НВ, что существенно ниже значений, предписанных технической документацией, - 207...249 НВ. В то же время у валов УМЗ 4173.1005011 прошедших закалку ТВЧ твердость значительно выше (481...548 НВ или 50...57,5 HRC) и соответствует требованиям на изготовление данных валов.

2. Моделированием нагрузок в колене КВ, включающим четвертую и пятую коренные и четвертую шатунную шейки, получены аналитические зависимости максимальных напряжений и деформаций от изменения величины перекрытия и изменения радиуса галтелей показывающие, что занижение радиуса галтелей оказывает большее влияние, чем переход на меньшие диаметры шеек. Поэтому проведена оптимизация формы галтельного перехода.

3. Моделированием нагрузок в колене КВ показано, что для снижения возникающих максимальных напряжений и деформаций более действенными методами являются создание тонкого поверхностного слоя с улучшенными механическими характеристиками (модулем упругости и коэффициентом Пуассона) и применение кольцевой проточки с оптимальными размерами в зоне галтельного перехода.

4. На основе полнофакторного эксперимента была получена математическая модель зависимости максимальных напряжений и деформаций от формы кольцевой проточки. При многокритериальной оптимизации были определены оптимальные значения глубины кольцевой проточки - 0,505 мм и радиуса окружности - 2,498 мм.

5. При применении карбонитрации на поверхности высокопрочного чугуна образуется упрочненный слой толщиной порядка 15...20 мкм и твердостью более 600 HV, представляющий собой е-карбонитрид типа Fe3N, под которым располагается зона у'-фазы типа Fe4N с прирабатывающим оксидным слоем (Рез04) толщиной около 5...7 мкм и диффузионной зоной глубиной 400...450 мкм, состоящая из твердого раствора углерода и азота в железе с включениями карбонитридных фаз.

6. Модернизированный, в соответствии с патентом на полезную модель РФ № 101830, универсальный стенд резонансного типа, предназначенный для ускоренных усталостных испытаний, оснащенный предварительным усилителем, аналого-цифровым преобразователем, компьютером с пакетом программ и устройством для автоматического отключения питания позволяет проводить измерения с погрешностью не более 2% в полуавтоматическом режиме.

7. При условии постоянного контроля химического состава, структуры и других параметров закалка ТВЧ шеек чугунных КВ не приводит к повышению предела выносливости и составляет 89 МПа. Применение карбонитрации позволяет повысить его в 1,32...1,52 раза-до уровня 135 МПа, а в сочетании с кольцевыми проточками оптимального размера происходит рост до 141 МПа.

8. Проведенные триботехнические испытания показали, что образующийся на поверхности образцов (деталей) из ВЧ 50 при карбонитрацни оксикарбонитридный слой обладает более низким коэффициентом трения (снижение до 50 %) и приведенным износом (снижение в 10...20 раз) по сравнению с образцами без упрочнения и закалкой ТВЧ в условиях сухого трения с контртелом из стали ШХ15. При увеличении заглубления в диффузионную зону свойства образцов, упрочненных карбонитрацией, стремятся к свойствам материала основы. В условиях смазки в паре с антифрикционным сплавом А020-1 упрочненный слой обладает высокой несущей способностью (26,2 МПа), а его износостойкость повышается в 1,21... 1,71 раза при оптимальной нагрузке.

9. Разработаны технологические процессы упрочнения КВ из ВЧ 50 методом карбонитрации, с выдержкой 3 часа при температура расплава 570°С, с последующим охлаждением в воду, восстановления КВ 24-100501120 производства ОАО ЗМЗ и КВ 4173.1005011 производства ОАО УМЗ с применением карбонитрации и кольцевых проточек в зоне галтельного перехода. Произведена их производственная апробация.

7. Экономическая эффективность от внедрения технологии восстановления КВ в производство составляет 446250руб. на программу ремонта 150 КВ в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

Статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК РФ

1. Школкин Е. А. Исследование износа коленчатых валов двигателя ЗМЗ-402 / Е. А. Школкин // Техника в сел. хоз-ве. - 2007. - № 2. - С. 43 - 44.

2. Школкин Е. А. К вопросу о проведении усталостных испытаний коленчатых валов / Е. А. Школкин, В. А. Денисов // Тр. ГОСНИТИ. 2010. - Т. 105. С. 133-141.

3. Применение карбонитрации для повышения предела выносливости чугунных коленчатых валов / Е. А. Школкин, А. И. Фомин, С. Г. Цих [и др.] // Тр. ГОСНИТИ. 2011.-Т. 107, 4.2. С. 80-84.

Статьи в других изданиях, включая труды Международных и Всероссийских научно-технических конференций.

4. Школкин Е. А. Анализ процесса изнашивания коленчатых валов двигателей семейства ЗМЗ-402 / Е. А. Школкин // Материалы XIII научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета имени Н. П. Огарева: в 2 ч. Ч. 2 : Естественные и технические науки. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2008. -С. 182-185.

5. Школкин Е. А. Проведение усталостных испытаний чугунных коленчатых валов / Е. А. Школкин // XXXVIII Огаревские чтения : материалы науч. конф: в 3 ч. Ч. 3 : Технические науки. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2010. - С. 145 - 148.

6. Школкин Е. А. Исследование поверхностной твердости шеек коленчатых валов двигателя ЗМЗ-402 / Е. А. Школкин // Машино-технологическая станция. - 2010. - № 3. С. 43 - 44.

7. Школкин Е. А. Определение основных характеристик сечений изломов щек коленчатых валов / Е. А. Школкин // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : межвуз. сб. науч. тр. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2010. - С. 217 - 219.

8. Школкин Е. А. Моделирование нагружения коленчатого вала методом конечных элементов / Е. А. Школкин // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : межвуз. сб. науч. тр. - Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та, 2010. - С. 404 - 407.

Авторские свидетельства на полезные модели

9. Пат. 101830 Российская Федерация, МПК О 01 М 15/02. Устройство для контроля и оценки деформации коленчатого вала / П. В. Сенин, А. И. Фомин, Е. А. Школкин; Патентообладатель ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева». - 2010136897/28, заявл. 02.09.2010 ; опубл. 27.01.2011, Бюл. № 3, ч. 4. - 1 с.: ил.

Подписано в печать 04.05.11. Объем 1,25 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 617. Типография Издательства Мордовского университета 430005, г. Саранск, ул. Советская, 24

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Конструкция, особенности нагружения и применения чугунных коленчатых валов

1.2 Анализ особенностей эксплуатации и возникающих дефектов чугунных коленчатых валов

1.3 Анализ методов восстановления чугунных коленчатых валов

1.4 Анализ способов упрочнения чугунных коленчатых валов

1.5 Выводы и постановка задач исследования

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ПОВЫШЕНИЮ МЕЖРЕМОНТНОГО РЕСУРСА ЧУГУННЫХ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

2.1 Моделирование нагружения коленчатого вала в условиях эксплуатации с целью оптимизации конструкторско-технологических параметров

2.2 Теоретические предпосылки выбора оптимальных параметров кольцевой проточки на основе метода многокритериальной оптимизации

2.3 Теоретические обоснования триботехнических характеристик поверхностного слоя для снижения интенсивности изнашивания при ремонтных воздействиях

Глава 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Методика моделирование нагружения коленчатого вала в условиях эксплуатации

3.2 Методика двухфакторного эксперимента по определению формы кольцевой проточки

3.3. Методика многокритериальной оптимизации параметров кольцевой проточки

3.4 Методика микрометражных исследований шеек коленчатого вала

3.5 Методика исследований поверхностной твердости шеек коленчатых валов

3.6 Методика проведения усталостных испытаний коленчатых валов

3.7 Методика оценки характеристик опасного сечения щек коленчатого вала

3.8 Методика физико-химических, металлографических и микрогеометрических исследований

3.9 Методика проведения триботехнических исследований

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Результаты полнофакторного эксперимента по определению формы кольцевой проточки

4.2 Результаты оптимизации параметров кольцевой проточки

4.3 Результаты микрометражных исследований шеек коленчатого вала

4.4 Результаты исследований поверхностной твердости шеек коленчатых валов.

4.5 Анализ усталостных изломов коленчатых валов

4.6 Результаты усталостных испытаний

4.7 Результаты физико-химических, металлографических и микрогеометрических исследований

4.8 Результаты триботехнических испытаний

Глава 5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ МЕЖРЕМОНТНОГО РЕСУРСА КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА

5.1 Модернизация универсального стенда резонансного типа предназначенного для ускоренных усталостных испытаний

5.2 Особенности применения и обоснование режимов карбонитрации для упрочнения чугунных коленчатых валов

5.3 Применяемое оборудование и особенности применения процесса карбонитрации.

5.4 Разработка рекомендаций к технологическим процессам восстановления и упрочнения чугунных КВ

5.5 Расчет экономической эффективности внедрения разработанного технологического процесса в производство

В период 1990.2000 г. почти пятикратный диспаритет цен на промышленную и сельскохозяйственную продукцию привел к резкому снижению покупательной способности сельскохозяйственных предприятий. По этой причине поступления тракторов по сравнению с 1990 г. снизилось в 24 раза, зерноуборочных комбайнов в 53 раза, грузовых автомобилей в 100 раз [1].

Уровень использования производственных мощностей объектов ремонтно-технических предприятий составляет в настоящее время по спецмастерским 10. 15 %, мастерским общего назначения - не более 30%, станциям технического обслуживания автомобилей и тракторов — 20%. Объемы ремонта тракторов, автомобилей, комбайнов уменьшилось в 10.30 раз, двигателей от 6 до 14 раз. Кроме того, в настоящее время большая часть ремонтных работ осуществляется в небольших мастерских различных хозяйств.

В современных условиях на средства, которые нужны для приобретения одной новой машины, можно отремонтировать 3.5 неисправных; в течение ближайших 3 лет они могут выполнять объем работ в 2. .4 раза больший, чем одна новая машина.

Таким образом, в настоящее время особо важной задачей является поддержание имеющейся техники в исправном, состоянии, путем разработки и внедрения наиболее эффективных, и при этом менее затратных методов восстановления базовых деталей.

Коленчатый вал (КВ) двигателя - одна из основных деталей, определяющая вместе с другими деталями шатунно-поршневой группы ресурс двигателя в целом.

Технологические процессы, разработанные для восстановления стальных КВ, оказались неприемлемыми для чугунных КВ (ЧКВ) - из-за изменения условий эксплуатации, и вследствие присущих этому материалу специфических свойств.

В настоящие время литые валы из высокопрочного чугуна (ВЧ) установлены на двигателях большинства модификаций автомобилей ГАЗ, которые составляют значительную часть автомобильного парка, используемого в сельском хозяйстве. Также организовано массовое производство литых валов для дизельных двигателей СМД [2]. Кроме того производителями таких валов является автомобильный гигант - Волжский автомобильный завод, а также ведущие фирмы Западной Европы и Америки - «Форд», «Дженерал моторе» США, «Рено» Франция, «Вольво» Швеция, «Мерседес» Германия и др.

Применение чугуна для изготовления КВ обусловлено тем, что износостойкость и сопротивление усталости ЧКВ находятся на уровне стальных, а затраты на изготовление в 2.2,5 раза ниже. Существенным недостатком ЧКВ является сложность и трудоемкость восстановления, что объясняется наличием в большом количестве углерода, марганца, кремния, которые при значительных термических воздействиях способствуют образованию трещин и пор с соответственным отрицательным влиянием на прочностные и триботехнические свойства.

Цель исследования — повышение межремонтного ресурса ЧКВ конструктивно-технологическими способами.

Объект исследования - изношенные и упрочненные (прошедшие карбонитрацию, с кольцевой проточкой в зоне галтельного перехода) чугунные КВ ЗМЗ 24-1005011-20 (ОАО «Заволжский моторный завод») и УМЗ 4173.1005011 (ОАО «Ульяновский моторный завод»).

Методика исследований. В качестве основных методик применялись системные исследования (системный подход и системный анализ), логика научных исследований и математическое моделирование. В результате разработаны частные методики лабораторных исследований с использованием методов математической статистики, статистического и регрессионного анализа и современных вычислительных средств.

На защиту выносятся:

- результаты численного моделирования нагруженности колена КВ при различных конструктивных параметрах вала и механических свойствах тонкого поверхностного слоя;

- математическая модель зависимости возникающих максимальных напряжений и деформаций в колене КВ от формы кольцевой проточки расположенной в зоне галтельного перехода;

- результаты экспериментальных исследований величины износа и поверхностной твердости шеек КВ;

- методика оценки характеристик опасного сечения щек КВ на основе усталостных изломов;

- результаты ускоренных стендовых испытаний на усталость изношенных, модернизированных и упрочненных чугунных КВ;

- закономерности формирования структур и фаз на поверхности деталей из ВЧ при карбонитрации;

- взаимосвязь параметров субструктуры упрочненного слоя с его усталостными и триботехническими характеристиками.

Научная новизна работы:

- определены теоретические зависимости максимального напряжения и максимальной деформации для наиболее нагруженного колена КВ от изменения величины перекрытия коренных и шатунных шеек КВ и от изменения радиуса галтели;

- обосновано снижение максимального напряжения и максимальной деформации, возникающих в колене КВ при улучшении механических свойств (модуля упругости и коэффициента Пуассона) тонкого поверхностного слоя;

- получена математическая модель, адекватно описывающая зависимость максимального напряжения и максимальной деформации от радиуса и глубины кольцевой проточки, примененной в зоне галтельного перехода;

- определены параметры распределения износов коренных и шатунных шеек в зависимости от ремонтных размеров КВ;

- определены структура, фазы и физико-механические свойства упрочненного слоя, полученного карбонитрацией на поверхности ВЧ;

- определен предел выносливости изношенных и упрочненных ЧКВ (ЗМЗ-24 и УМЗ-417Э) методом карбонитрации поверхности и кольцевыми проточками на основе ускоренных стендовых испытаний на усталость.

Практическую значимость представляют:

- значения поверхностной твердости коренных и шатунных шеек КВ ЗМЗ-24 и УМЗ-417Э новых и ремонтных размеров;

- модернизированная электрическая схема питания резонансного стенда для испытаний КВ на чистый изгиб и устройство для контроля и оценки деформации КВ на основе продукции ЗАО «Электронные технологии и метрологические системы - ЗЭТ», позволяющие проводить испытания в полуавтоматическом режиме (патент РФ на полезную модель №101830 «Устройство для контроля и оценки деформации коленчатого вала»);

- технологический процесс восстановления шеек ЧКВ, повышающего износостойкость в 1,21.1,71 раза, а предел выносливости - в 1,38. 1,58 раза.

Реализация работы. Результаты исследований внедрены в МИЛ ООО «Эффект гарантия» (г. Саранск), а также используются в учебном процессе ИМЭ Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на XXXVIII Огаревских чтениях Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарева (г. Саранск, 2010 г.); на XIII научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета имени Н. П. Огарева (г. Саранск, 2008 г.); на Международной научно-технической конференции «Научные проблемы ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей» (г. Москва, ГОСНИТИ, 2009, 2010 гг.); на расширенном заседании кафедры основ конструирования механизмов и машин ГОУВПО «МГУ им. Н. П. Огарева».

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах, в том числе 3 - в изданиях рекомендованных ВАК РФ, получен патент на полезную модель «Устройство для контроля и оценки деформации коленчатого вала».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, включает 60 рисунков, 21 таблицу, 121 источник литературы и приложения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Исследования работоспособности валов, находящихся в эксплуатации, показывают, что ресурс КВ лимитирует износ коренных шеек, изнашивание- которых происходит в 1,21 раза быстрее, чем шатунных. Средняя величина износов составляет 45.75 мкм у валов разных ремонтных размеров. Поверхностная твердость шеек валов ЗМЗ 24-1005011-20 составляет 191.205 НВ, что существенно'ниже значений, предписанных технической документацией, - 207.249 НВ. В то же время у валов УМЗ 4173.1005011 прошедших закалку ТВЧ твердость значительно выше (481.548 НВ или 50.57,5 HRC) и соответствует требованиям на изготовление данных валов.

2. Моделированием нагрузок в колене КВ, включающим четвертую и пятую коренные и четвертую шатунную шейки; получены аналитические зависимости максимальных напряжений и деформаций от изменения величины перекрытия и изменения радиуса галтелей показывающие, что занижение радиуса галтелей оказывает большее влияние, чем переход на меньшие диаметры шеек. Поэтому проведена оптимизация формы галтельного перехода.

3. Моделированием нагрузок в колене КВ показано, что для снижения возникающих максимальных напряжений и деформаций более действенными методами являются создание тонкого поверхностного слоя с улучшенными механическими характеристиками (модулем упругости и коэффициентом Пуассона) и применение кольцевой проточки с оптимальными размерами в зоне галтельного перехода.

4. На основе полнофакторного эксперимента была получена математическая модель зависимости максимальных напряжений и деформаций от формы кольцевой проточки. При многокритериальной оптимизации были определены оптимальные значения глубины кольцевой проточки - 0,505 мм и радиуса окружности - 2,498 мм.

5. При применении карбонитрации на поверхности высокопрочного чугуна образуется упрочненный слой толщиной порядка 15.20 мкм и твердостью более 600 НУ, представляющий собой е-карбонитрид типа Ре31чГ, под которым располагается зона у'-фазы- типа* Ре4Ы с прирабатывающим оксидным слоем (Ре304) толщиной около 5.7 мкм и диффузионной зоной глубиной 400.450 мкм, состоящая из твердого раствора углерода и азота в железе с включениями карбонитридных фаз.

6. Модернизированный, в соответствии с патентом на полезную модель РФ № 101830, универсальный стенд резонансного типа, предназначенный для ускоренных усталостных испытаний, оснащенный предварительным усилителем, аналого-цифровым преобразователем, компьютером с пакетом программ и устройством для автоматического отключения питания позволяет проводить измерения с погрешностью не более 2% в полуавтоматическом режиме.

7. При условии постоянного контроля химического состава, структуры и других параметров закалка ТВЧ шеек чугунных КВ не приводит к повышению предела выносливости и составляет 89 МПа. Применение карбонитрации позволяет повысить его в 1,32.1,52 раза - до уровня 135 МПа, а в сочетании с кольцевыми проточками оптимального размера происходит рост до 141 МПа.

8. Проведенные триботехнические испытания показали, что образующийся на поверхности образцов (деталей) из ВЧ 50- при карбонитрации оксикарбонитридный слой обладает более низким коэффициентом трения (снижение до 50 %) и приведенным износом (снижение в 10.20 раз) по сравнению с образцами без упрочнения и закалкой ТВЧ в условиях сухого трения с контртелом из стали П1Х15. При увеличении заглубления в диффузионную зону свойства образцов, упрочненных карбонитрацией, стремятся к свойствам материала основы. В условиях смазки в паре с антифрикционным сплавом А020-1 упрочненный слой обладает высокой несущей способностью (26,2 МПа), а его износостойкость повышается в 1,21. 1,71 раза при оптимальной нагрузке.

9. Разработаны технологические процессы упрочнения КВ из ВЧ 50 методом карбонитрации, с выдержкой 3 часа при температура расплава солей 570 °С, с последующим охлаждением в воду, восстановления КВ 24— 1005011-20 производства ОАО ЗМЗ и КВ 4173.1005011 производства ОАО УМЗ с применением карбонитрации и кольцевых проточек в зоне галтельного перехода. Произведена их производственная апробация.

10. Экономическая эффективность от внедрения технологии восстановления КВ в производство составляет 446250руб. на программу ремонта 150 КВ в год.

1. Техническое обслуживание и ремонт машин в с/х. Учебное пособие / Черноиванов В. И., Бледных В. В., Северный А. Э. и др. — Москва-Челябинск : ГОСНИТИ-ЧГАУ. 2003. 992 с.

2. Волощенко М. В. Современное состояние производства высокопрочного чугуна и новые методы его получения / М. В. Волощенко, Н. И. Гончаренко // Высокопрочный чугун с шаровидным графитом. Киев : Наукова думка. 1974. - С. 14-27.

3. Федюкин В. К. Высокопрочный чугун как конструкционный материал / В. К. Федюкин, Т. А. Лебедев, Т. К. Маринец Л. : ЛПИ. 1974. -50 с.

4. Захаров В. А. Высокопрочный чугун в автомобилестроении / В. А. Захаров, Л. А. Онгаро // Литейное производство. 1973. - № 9. С. 1 - 2.

5. Гуллер Э. А. Номенклатурный анализ отливок тракторного и сельскохозяйственного машиностроения / Э. А. Гуллер, Я. И. Медведев, Н. А. Видонова и др. // Литейное производство. 1968. - № 12. С. 1-5.

6. Матвеев H.A. Технический прогресс литейного производства в автомобилестроении СССР / Н. А. Матвеев, И. А. Выгодский // Литейное производство. 1977. — № 11. - С. 12-14.

7. Горшков A.A. Литые коленчатые валы. / А. А. Горшков, М. В. Волощенко М.: Машиностроение. 1964. - 195 с.

8. Волощенко М.В. Современное состояние производства и применение высокопрочного чугуна с шаровидным графитом / М. В. Волощенко, О. Г. Сидлецкий Киев : Наукова думка. 1970. - 84 с.

9. Керр-Вильсон В. Прочность и конструкция коленчатого вала / В. Керр-Вильсон. М.: Машгиз. 1963. - 75 с.

10. Петряков В. К. Повышение долговечности коленчатых валов из высокопрочного чугуна при их восстановлении наплавкой. Дисс. канд. техн. наук : 05.20.03 Саратов, 1996 205 е.: ил.

11. Захаров В.А. Механические и эксплуатационные свойства литых коленчатых валов двигателей ГАЗ / В. А. Захаров // Высокопрочные чугуны. Киев : Машгиз. 1964. - С. 170 - 175.

12. Циклическая вязкость чугуна / В. И. Литовка, А. А. Снежко; А. П. Яковлев и др. Киев : Наукова Думка, 1973. - 168 с.

13. Горенко В. Г. Упруго-пластические и прочностные свойства высокопрочного чугуна в интервале температур 20.800°С / В. Г. Горенко // Литейное производство. 1976. -№ 8. С. 14 - 16.

14. Цимох И. Я. Влияние износа коренных шеек на прочность чугунных коленчатых валов двигателей СМД-14 / И. Я. Цимох // Тр. ГОСНИТИ. Т. 20. 1969. С. 300 - 305.

15. Износостойкость чугунов с шаровидным графитом / Е. А. Марковский, В. И. Тихонович, Н. М. Краснощеков и др. // Высокопрочные чугуны Киев : Машгиз, 1964, - С. 267 - 288.

16. Ушаков Я. Д. Износостойкость магниевого чугуна с различной металлической основой / Я. Д. Ушаков // Литейное производство. 1958. - № 7. С. 17-18.

17. Богачев И. Н. Основы модифицированного чугуна / И. Н. Богачев -М.: Машгиз, 1949.- 167 с.

18. Буник К.П. Строение чугуна / К. П. Буник, Ю. Н. Таран М. : Металлургия, 1972. - 160 с.

19. Колчин А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов 3-е изд. перераб. и доп. / А. И. Колчин, В. П. Демидов — М.: Высшая школа, 2003. - 496 е.: ил.

20. Расчет на прочность деталей машин. Справочник / И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. В, Иосилевич. 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1993.-640 с.

21. Куделя И. Н. Прогнозирование усталостной долговечности коленчатых валов автомобильных и тракторных двигателей. Дисс. канд. техн. наук : 05.04.02 Владимир, 2002 151 с.

22. Конаков В. В. Разработка методов и средств оценки накопленных повреждений с и остаточного ресурса коленчатых валов, автотракторных' двигателей: Дисс. канд. техн. наук.-М. : 1994. 205 с.

23. Иванова В. С. О влиянии циклического нагружения на физические свойства металла / В. С. Иванова, Л. К. Гордиенко // Прочность металлов при переменных нагрузках. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 23 - 37.

24. Электронная страница История завода Электронный ресурс. Режим доступа: http://www■zmz.ш/about/history■html -Загл. с экрана., .

25. Электронная страница История Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.umz-gaz.ni/about-historv.htmr- Загл. с экрана.

26. Электронная страница Двигатели автомобилей: УАЗ. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.uazbuka.ru/engine.htm Загл. с экрана;

27. ГОСТ 3443-87. Отливки из. чугуна с различной формой графита. Методы определения структуры.

28. Электронная страница, Вал коленчатый Электронный- ресурс. Режим доступа: http://www.zmz.ru/data/content/65/file.1234360137.pdf Загл. с экрана.

29. Муравьев А. И: Повышение долговечности восстановленных коленчатых валов двигателей 3м3-53 с учетом, особенностей их старения. -Дисс. .канд.техн.наук. Кишинев, 1983. 205 с.

30. Целиков В.В. Исследование искажений геометрических параметров коленчатых валов при их-восстановлении. Дисс. канд. техн. наук. Владимир : 1974.-222 с.

31. Гурвич И.Б. Долговечность автомобильных двигателей / И. Б. Гурвич.-М. : Машиностроение, 1967. 103 с.

32. Новиков В. Ф. Исследование работы и износа узла коленчатый вал-подшипники транспортных дизелей и мероприятия по увеличению его эксплуатационной надежности. Дисс.канд. техн. наук. Ростов-на-Дону. 1966.-203 с.

33. Автомобили ГАЗ-53А и ГАЗ-66 / В. И. Борисов, И. А. Генералов, В. В. Гнетнев и др.. М.: Транспорт. 1969. - 368 с.

34. Рындина Е.Ф. Исследование влияния технологических и эксплуатационных факторов на усталостную прочность некоторых автомобильных деталей, восстановленных наплавкой и выбор метода их упрочнения. Автореферат дисс. канд. техн. наук. М. : 1966. 18 с.

35. Лялякин В. П. Исследование особенностей старения коленчатых валов автотракторных двигателей в связи с процессами усталости и износа применительно к проблеме их ремонта. Дисс.канд. техн. наук. М. : 1976. -238 с.

36. Жданов А. А. Вопросы увеличения срока службы, экономичности и совершенствования теплового контроля транспортных ДВС / А. А. Жданов // Тр. Ростовского-на-Дону института инженеров железнодорожного транспорта. 1967. -№ 74. С. 35-43.

37. Хрянин В.Н. Совершенствование технологии и средств контроля скрученности коленчатых валов ДВС. Автореферат дисс.канд.техн. наук : 05.20.03. Новосибирск. 2007. 19 с.

38. Назаров А. Д. Влияние эксплуатационных и ремонтных факторов на дисбаланс деталей / А. Д. Назаров //Автомобильный транспотр. 1987. -№ 3. - С. 43-45.

39. Степанов А. Г. Технологии и средства повышения долговечности коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания оптимальным использованием ремонтного припуска. Дисс. . докт. техн. наук. М. : 2003. -608 с.

40. Характерные особенности дефектов и разрушений коленчатого вала 740.1005.020. Отчет № 54054-005.T. Рукопись НТЦ ПО КамАЗ. Набережные челны, 1987.-86 с.

41. Денисов В.А. Обеспечение работоспособности и повышение долговечности восстанавливаемого коленчатого вала двигателя. 3M3-53. Дисс.канд. техн.наук. : 05.20.03. Москва, 1990. -216 с.

42. Автомобили ГАЗ-53А и ГАЗ-66. Техническое обслуживание и ремонт / В. И. Борисов и др. ; под ред. А. Д. Просвирина. М.,: Транспорт, 1969.-368 с.

43. Жук Е. И. Повышение долговечности крупногабаритных коленчатых валов из высокопрочного чугуна / Е. И. Жук // Вестник машиностроения. 1970 -№ 1. - С.17 - 19.

44. Gassner Е. Zur Danerfeatigkeit van Fahrzeug kurbenwellen / E. Gassner, W. Schultz // MTZ. 1961. - № 38. - C. 22 - 26.

45. Теоретические и расчетно-экспериментальное определение остаточной долговечности коленчатых валов автотракторных двигателей. Отчет о НИР/ВНПО «Ремдеталь», рук. раб. Бурумкулов Ф.Х. Г.р. №01.9.20016609. Инв. № 02.9.40004559. Москва. 1994. - 88с.

46. Гуревич В. П. Повышение срока службы и износостойкости шатунно-кривошипного механизма быстроходного двигателя / В. П. Гуревич, Н. П. Петров // Повышение износостойкости и срока службы машин. Т. 2. -Киев. 1960.-С. 33 -35.

47. Мишин И. А. Долговечность двигателей / И. А. Мишин JI. : Машиностроение, 1976. - 288 с.

48. Назаров А. Д. К вопросу долговечности двигателей 3M3-53 / А. Д. Назаров, И. М. Цой // Автомобильный транспорт. 1975. - № 4. - С. 7 - 11.

49. Таннинг JI. В. Повысить долговечность двигателей 3M3-53 / JI. В. Таннинг // Автомобильный траспорт. 1976. - № 3. - С. 40 - 41.

50. Назаров А. Д. Предельно допустимые зазоры в коренных подшипниках двигателя 3M3-53 / А. Д. Назаров // Автомобильный транспорт. — 1976. — № 3. — С. 40-41.

51. Назаров А. Д. Исследование неравномерности зазора в коренных и шатунных подшипниках коленчатых валов двигателей 3M3-53 / А. Д. Назаров, И. М. Цой, Е. А. Григорьев // Автомобильная промышленность. — 1976.-№ 10.-С. 9-12.

52. Усачев В.А., Сафаров И.К., Захаров В.И. Основные закономерности износов двигателей 3M3-53 / В. А. Усачев, И. К. Сафаров, В. И. Захаров // Тр. КАЗНИПИАТ, Вып. 4. Алма-Ата : 1973. С. 162 - 173.

53. Ульман И.Е., Авдеев М.В. Эффективность восстановления и упрочнения автотракторных двигателей / И. Е. Ульман, М. В. Авдеев // Повышение надежности деталей машин, восстановленных механизированными способами наплавки Уфа : 1973. С. 3 - 6.

54. Подолян С. А. Причины низких межремонтных ресурсов двигателей 3M3-53 / С. А. Подолян.// Автомобильный транспорт. 1977. -№ 6. - С. 36 — 39.

55. Уманский В. Б. Повышение выносливости плоских деталей поверхностным пластическим деформированием / В. Б. Уманский, Л. М. Белкин; В. 3. Вдовин и др. // Вестник машиностроения. 1980. - № 6. - С. 21-22.

56. Молодых Н. В. Восстановление деталей машин / Н. В. Молодых, Б. А. Лангрет, А. К. Бредун. Киев: Урожай. 1985. - 160 с.

57. Молодых Н. В. Восстановление деталей машин. Справочник / Н. В. Молодых, А. С. Зенкин. -М.: Машиностроение. 1989. 480 с.

58. Беркман А. А. Чугунные валы / А. А. Беркман // Техника в сельском хозяйстве. 1981.-№ З.-С. 35 -36.

59. Беркман А. А. Работоспособность восстановленных чугунных коленвалов / А. А. Беркман // Автомобильный транспорт. 1980. —'№ 9. - С. 44-46.

60. Батищев А. Н. Восстановление деталей сельскохозяйственной техники / А. Н. Батищев, И. Г. Голубев, В. П. Лялякин В. П. М. : Информагротех. 1995. - 296 с.

61. Зеленков А. И. Сварка и наплавка ковкого чугуна / А. И. Зеленков. -Ростов-на-Дону : 1964. 115 с.

62. Мошенский Ю. С. Наплавка коленчатых валов, изготовленных из модифицированного чугуна / Ю. С. Мошенский // Техника в сельском хозяйстве. 1973. - № 10. - С. 27 - 28.

63. Галкин А. М. К вопросу исследования механизированной наплавки деталей в среде водяного пара / А. М. Галкин // Повышение надежности деталей машин, восстанавливаемых механизированными способами наплавки. Уфа : 1973. - С. 51 - 53.

64. Торбеев Г. Н. Исследование и разработка технологии восстановления наружных шлицевых и резьбовых поверхностей изношенных деталей сельскохозяйственных машин. Автореферат дисс.канд. техн. наук. Челябинск, 1980.-21 с.

65. Доценко Н. И. Наплавка чугуна без защитной среды / Н. И. Доценко // Автомобильный транспорт. 1973. - № 4. - С. 27 - 29.

66. Луппиан Г. Э. Восстановление изношенных деталей вибродуговой наплавкой в водокислородной среде / Г. Э. Луппиан // Повышение надежности деталей машин, восстанавливаемых механизированными способами наплавки. Уфа : 1973. - С. 46 - 49.

67. Ульман М. И. Техническая реализация ультразвуковой обработки наплавленного металла при восстановлении коленчатых валов / М. И. Ульман // Тр. ЧИМЭСХ. 1980. Вып. 144. С. 68 - 70.

68. Доценко Н. И. Восстановление автомобильных деталей из высокопрочного чугуна / Н. И. Доценко //Ремонт деталей износостойкой наплавкой и сваркой. М.: 1972. С. 93 - 96.

69. Какуевицкий В. Оценка способов восстановления чугунных коленчатых валов / В. Какуевицкий, И. Рогутский, И. Трубачев и др. // Автомобильный транспорт. 1980. - № 7. - С. 28 - 32.

70. Рекомендации по обоснованному применению технологических процессов восстановления коленчатых валов автомобильных двигателей ЭМЗ-53 и ЗИЛ-130. М.: 1984.-28 с.

71. Горохов В. А. Ремонт и восстановление коленчатых валов / В. А. Горохов, П. А. Руденко. М. : Колос. 1978. - 159 с.

72. Доценко Г. П. Восстановление чугунных коленчатых валов автоматической наплавкой / Г. П. Доценко. М.: Транспорт. 1970. - 56 с.

73. Сазонов А. А. Исследование и разработка технологии восстановления шеек чугунных коленчатых валов автотракторных двигателей: Автореферат дисс.канд. техн. наук. Челябиск: ЧИМЭСХ, 1980.-22 с.

74. Безбородов И. А. Восстановление чугунных деталей наплавкой»/ И. А. Безбородов // Техника в сельском хозяйстве. 1976. - № 11. - С. 7 - 9.

75. Потапов Ю. С. Прогрессивные способы восстановления коленчатых валов автомобильных и тракторных двигателей / Ю. С. Потапов, А. П. Коростиль, Е. Г. Шевченко и др.. Кишинев: 1977. - 42 с.

76. Безпалов Ю. Г. Долговечность восстановленных наплавкой коленчатых валов двигателей ЗИЛ-130 и 3м3-53/ Ю. Г. Безпалов // Тр. КазНИПИАТ. 1976. Алма-ата. С. 46 - 48.

77. Дорошенко А. Г. Методика выбора рационоальных способов восстановления сложнонагруженных деталей. Автореферат дисс.канд. техн. наук. Челябинск. 1978. - 17 с.

78. Потапов Ю. С. Исследование и разработка технологии восстановления чугунных коленчатых валов автотракторных двигателейширокослойной наплавкой. Автореферат дисс. .канд. техн. наук. Кишинев : КСХИ. 1981.-27 с.

79. Экспериментальная оценка ресурса коленчатых валов и шатунов двигателей восстановленных различными методами. Отчет о НИР/ВНПО «Ремдеталь», рук. раб. Бурумкулов Ф.Х. ГР 01.9.50004691, Инв. № 02.950003978.-М. : 1993.-96 с.

80. Андронов С. Ф. Опыт восстановления коленчатых валов легковых автомашин электроконкактной приваркой стальной ленты / С. Ф. Андронов // Ремонт, восстановление, модернизация. 2005. — № 2. С. 11 14.

81. Оханов Е. Л. Исследование эксплуатационных свойств чугунных коленчатых валов, восстановленных электроконтактной прваркой порошковых твердых сплавов. Автореферат дис.канд. техн. наук. М. : МИИСП. 1982.- 18 с.

82. Изганин В.Н. Восстановление шеек коленчатых валов напеканием металлического порошка / В. Н. Изганин, В. С. Дорофеев, Ю. С. Тарасов и др. // Техника в сельском хозяйстве. 1982. - № 10. - С. 47 - 49.

83. Черноиванов В. И. Восстановление деталей сельскохозяйственных машин / В. И. Черноиванов, В. П. Андреев. М.Колос. 1983. - 288 с.

84. Черноиванов В.И. Восстановление коленчатых валов / В. И. Черноиванов, В. П. Лялякин // Техника в сельском хозяйстве. 1980. - № 1. -С. 57-58.

85. Володин В. Износостойкость восстановленных коленчатых валов / В. Володин, А. Таршис, Н. Даненкова // Автомобильный траспорт. 1978. -№7.-С. 35-36.

86. Гораш И. К. Реставрация шеек чугунных коленчатых валов / И. К. Гораш // Сельское хозяйство Молдавии. 1975. - № 12 - С. 41 - 42.

87. Лесник А. В. Хромирование шеек коленчатых валов / А. В. Лесник // Сельское хозяйство Молдавии. 1976. - № 7. - С. 49 - 50.

88. Чайка В. И. Сравнительная оценка способов восстановления чугунных коленчатых валов / В. И. Чайка, А. П. Савинов, П. Р. Лапко и др. // Техника в сельском хозяйстве. 1975. - № 11. - С. 53 - 56.

89. Шиленков Е., И. Исследование электродуговой и плазменной металлизации применительно к восстановлению автотракторных коленчатых валов из высокопрочного магниевого чугуна: Автореферат дисс.канд. техн. наук. Саратов : СИМЭСХ. 1971. - 21 с.

90. Зверев А.И. Детонационное напыление покрытий / А. И. Зверев, С. Ю. Шаринкер, Е. А. Астахов. Л. : Судостроение. 1979. - 232 с.

91. Литовченко Н. Н. Восстановление шеек коленчатых валов электродуговой металлизацией / Н. Н. Литовченко, С. Б. Климов, В. Г. Михайлов и др. // Техника в сельском хозяйстве. 1986. - № 10. — С. 46 — 48.

92. Одинцов Л. Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник / Л. Г. Одинцов. М. : Машиностроение. 1987. - 328 с.

93. Рыкалин Н. Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка металлов: Справочник / Н. Н. Рыкалин, А. А. Углов, И. В. Зуев и др.. М. : Машиностроение. 1985.-496 с.

94. Новиков А. В. Плазменная наплавка чугунных коленчатых валов / А. В. Новиков, П. С. Сыромятников, Т. С. Скобло // МЭСХ. 1998. - № 7. -С. 30-31.

95. Власов В. М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей / В. М. Власов. М. : Машиностроение, 1987. - 304 с.

96. Лахтин Ю. М. Азотирование стали / Ю. М. Лахтин, Я. Д. Коган. -М. : Машиностроение. 1976. -254 с.

97. Цих С. Г. Применение карбонитрации при изготовлении энергетической арматуры / С. Г. Цих, В. И. Гришин, В. Н. Лисицкий и др. // Арматуростроение. 2009. -№ 1. - С. 33 - 38.

98. Электронная страница Ansys Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.emt.ru/products.php?product=6 — Загл. с экрана.

99. Норри Д. Введение в метод конечных элементов / Д. Норри, Ж. де Фриз. — М. : Мир. 1981.-304с.

100. Соболь И. М. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями / И. М. Соболь, Р. Б. Статников. М. : Наука, 1981. -101 с.

101. Соболь И. М. Наилучшие решения где их искать / И. М. Соболь, Р. Б. Статников. - М. : Знание, 1982. - 156 с.

102. Крагельский И. В. Трение и износ. Изд. 2-е перераб. и доп / И. В. Крагельский. -М. : Машиностроение. 1968.-480 с.

103. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ / И. В. Крагельский, М. Н. Добычин, В. С. Комбалов. М. : Машиностроение. 1977. - 526 с.

104. Рычков С. П. MSC.visualNASTRAN для Windows / С. П. Рычков. -М. : НТ Пресс. 2004. 549 с.

105. Басов К. A. Ansys в примерах и задачах / К. А. Басов. М. : КомпьютерПресс. 2002. - 224 с.

106. Ящерицин П. И. Планирование эксперимента в машиностроении / П. И. Ящерицин, Е. И. Махаринский. Минск : Выш.шк., 1985. - 286 с.

107. Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова. М. : Наука. 1976. - 279 с.

108. Пучин Е.А. Надежность технических систем / Е. А. Пучин, О. Н. Дидманидзе, П. П. Лезин и др.. М.: УМЦ «Триада». 2005. - 353 с.

109. Электронная страница Обеспечение единства измерений физико-механических и трибологических свойств наноструктурированных поверхностей Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.nanometer.ru/2009/02/l 1/nanometrologia 58090.html Загл. с экрана.

110. Бурумкулов Ф.Х. Работоспособность восстановленных деталей! и сборочных единиц машин / Ф. X. Бурумкулов, П. П. Лезин. — Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1993. 120с.

111. Биргер И. А. Остаточные напряжения / И. А. Биргер. Л. : Красный Печатник, 1963.- 233 с.

112. Цих С. Г. Современные технологии химико-термической обработки в машиностроении / С. Г. Цих, В. Н. Лисицкий, Ю. А. Глебова и др. // Арматуростроение. 2010. - № 1. С. 66 - 70.

113. Электронная страница Разновидности тензомостов Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.zetms.ru/catalog/analyzers/an.php — Загл. с экрана.

114. Электронная страница Базовое програмное обеспечение ZETLab Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.zetms.ru/catalog/programs/progr group base.php Загл. с экрана.

115. Чаттерджи-Фишер Р. Азотирование и карбонитрирование / Р. Чаттерджи-Фишер, Ф.-В. Эйзелл, Р. Хоффманн и др.. Пер. с нем. / Под ред. Супова А. В. М. : Металлургия, 1990. - 280 с.

116. Прокошкин Д. А. Химико-термическая обработка металлов -карбонитрация / Д. А.Прокошкин. М. : Машиностроение, Металлургия, 1984.-240 с.

117. Электронная страница Характеристики упрочненного слоя и твердость сердцевины после карбонитрации различных марок сталей Электронный ресурс. Режим доступа: http://termohim.com/carb page04.html Загл. с экрана.