МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ НАВАНТАЖЕННЯ ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБІЛІВ І ВИБІР ОПТИМАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ, ПОКРИТТІВ ТА СПОСОБІВ ЇХ ЗМІЦНЕННЯ

Анотація

У роботі даний аналіз роботи газорозподільного механізму двигуна внутрішнього згорання, розглянуті взаємодії контактуючих складових, особливості їх впливу, проведені дослідження сумарних навантажень на розподільний вал двигуна внутрішнього згорання, змодельований розподіл крутних моментів і тиск на окремі зони для підбору оптимального матеріалу і способів зміцнення поверхневого шару кулачків розподільного валу двигуна внутрішнього згорання.Для розподільного валу з маховиком на підшипникових опорах, момент інерції маси якого заданий, має місце обертання з кутовою швидкістю. Звичайно навантаження розраховують в поперечному перерізі валу при миттєвому защемленні його на правому торці.

Найбільш уражені і безпечні зони впливу елементів валу критичними навантаженнями, зміцнюють спеціальними обробками поверхневих шарів, що суттєво дозволяє підвищити супротив абразивному зношенню контактуючих пар. Досліджено мікроструктури контактуючих поверхонь кулачків розподільного валу із сталі 45, зроблений рентгеноструктурний аналіз фазового складу робочої поверхні кулачка, проведені дослідження фізико-механічних характеристик покриттів після диференційованих зміцнюючих обробок з урахуванням структурних перетворень в поверхневих шарах. Комбінований спосіб модифікації здійснювали за допомогою борування і лазерної обробки, що включає попереднє борування в печі в середовищі боровміщуючих речовин і з наступною обробкою імпульсним лазером при енергії накопичення Е=28 кДж, Ø=8 мм – з діаметром лазерного пучка і коефіцієнтом перекриття зон обробки 15%, з тривалістю імпульсу 1^.10^-3 - 2^.10^-3с і з відстанню до мішені 70мм,що дозволяє отримати на сталі 45стабільний шар боридів і карбобориді втипу FeB, Fe₂B,Fe(СB), Fe₂(СB). За допомогою рентгеноструктурного аналізу виявлені відповідні структурні і фазові складові поверхневого шару кулачків розподільного валу із сталі 45двигуна внутрішнього згорання. При модифікації поверхні деталі шляхом об’єднання двох послідовних операцій – насичення поверхневого шару бором в печі з утворенням надміцних фаз FeB, Fe₂B з мікротвердістю Н_μ50=16000 мПа на сталі 45 на глибині 25 мкм. Недоліком надтвердих структур є її крихкість і схильність до тріщино утворення. Для усунення цих вад запропоновано лазерна обробка попередньо борованих поверхней деталі. Голчаста мікроструктура поверхневого шару руйнується при боруванні під дією лазерного опромінювання. Досліджені фізико-механічних характеристики покриттів при диференційованій технології зміцнення за рахунок борування і лазерної обробки.