Методы повышения предела выностливости и изнсостойкости коленчатых валов

Повысить прочность коленчатых валов можно путем поверх­ностного упрочнения.

В практике дизелестроения существуют хорошо зарекомен­довавшие себя способы упрочнения коленчатых валов, изготов­ленных из высокопрочного чугуна с глобулярным графитом, к которым относятся прежде всего накатывание (пластическая деформация) галтелей роликами, азотирование, а также хро­мирование рабочих поверхностей шеек.

Накатывание роликами галтелей чугунных коленчатых валов, изготовленных из ВПЧ, повышает их предел выносливо­сти на 50% и более.

На заводе «Русский дизель» чеканка галтелей крупных многоопорных стальных коленчатых валов значительно увели­чила их надежность. Для упрочняющей обработки этих валов был применен метод поверхностного упрочнения при помощи вибрирующего ролика. Кроме того, для повышения износостой­кости и предела выносливости коленчатых валов из высокопроч­ного чугуна широкое распространение получило азотирование. Установлено, что предел выносливости образцов, вырезанных из натурных коленчатых валов, в результате их азотирования повышается со 165 до 355 МПа, т. е. в два с лишним раза. Однако горячая правка образцов снижает их предел выносли­вости с 355 до 255—235 МПа, т. е. на 28—34%, в зависимости от остаточной стрелы прогиба после правки.

Процент снижения предела выносливости на образцах мо­жет быть отнесен и к натурным коленчатым валам, так как в процессе правки вала на поверхности его шеек, особенно в местах концентрации напряжений, могут возникнуть остаточ­ные растягивающие напряжения, а также микротрещины.

Чтобы избежать прогиба вала во время его азотирования, в настоящее время разработан такой технологический процесс, который предусматривает вращение вала в период всего цикла азотирования, что почти полностью исключает необходимость его правки.

Как показывает практика применения различных методов поверхностного упрочнения шеек валов против износа, хоро­шие результаты дает хромирование, которое наряду с повы­шением износостойкости шеек уменьшает интенсивность нара­стания ступенчатости между соседними опорами вала, снижа­ет величину изгибающих моментов и замедляет усталостные процессы. Хромирование не вызывает коробления вала, что очень важно при его упрочнении. Однако этот способ упрочне­ния валов дизелей большой и средней мощности не получил широкого распространения из-за высоких затрат на его выпол­нение. Но учитывая успехи физики металлов и гальванотехни­ки, значительное увеличение производства электроэнергии и хромового ангидрида признано целесообразным; для дизелей малой мощности более широко применять хромирование как при изготовлении новых валов, так и при их ремонте.