ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Цилиндро-поршневая группа (ЦПГ) двигателя внутреннего сгорания судового типа подвержена высоким эксплуатационным нагрузкам. От исправной работы цилиндро-поршневой группы зависит надежность, долговечность и экономичность работы всего двигателя. Смена направления движений поршня и недостаточность смазки, обусловленная разбрызгиванием смазочного материала в процессе работы, приводят к повышенному износу движущегося пакета поршневых колец. Определив, под воздействием каких факторов и как меняется структура металла в процессе эксплуатации, можно учитывать эти факторы в технологии изготовления и упрочнения деталей. Предмет исследований. Объектами исследования являются отработавшие срок эксплуатации верхнее и нижнее компрессионные кольца цилиндро-поршневой группы вспомогательного судового двигателя HIMSEN 4H21/32. Цель: рассмотреть изменения структуры и микроструктуры материала компрессионных поршневых колец вспомогательного судового двигателя HIMSEN 4H21/32, возникающие в результате эксплуатации; сравнить результаты оценки микронапряжений и деформаций поверхностного слоя деталей металлографическими методами и методом рентгеноструктурного анализа для различных условий работы верхнего и нижнего компрессионного кольца. Методы. В исследовании применены металлографический и рентгеновские методы. Описаны условия рентгеновской съемки; рентгеноструктурный анализ проведен на дифрактометре «Дрон-3М». Определены остаточные микродеформации, а также размеры областей когерентного рассеяния (D) и плотность дислокаций на поверхностях образцов. Результаты работы. Представлены результаты металлографического и рентгеноструктурного анализа (РСА). Определены остаточные макро- (s?) и микронапряжения, а также размеры областей когерентного рассеяния (D) поверхностного слоя компрессионных колец. Результаты рентгеноструктурного анализа сопоставимы с результатами металлографических исследований, прослеживается сходимость результатов. Область применения результатов. Результаты исследования могут применяться при подборе технологии изготовления компрессионных колец судовых двигателей внутреннего сгорания (СДВС). Выводы. Целесообразно проводить оценку изменения проявлений напряженного состояния чугуна при воздействии различных факторов. Это позволит подобрать оптимальную технологию изготовления компрессионных колец для обеспечения надежности их эксплуатации. Контроль качества колец различными методами оценки структуры также дает возможность прогнозирования условий разрушения компрессионных колец в процессе эксплуатации. Увеличение степени дефектности верхнего кольца происходит вследствие различного рода деформаций кристаллитов. В результате неупругих деформаций при работе кольца рождающиеся дислокации вызывают сильные механические напряжения.

1. Путинцев С.В. Механические потери в поршневых двигателях: специальные главы конструирования, расчета, испытаний. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. – 288 с.

2. Исследование эффективности использования слоистого модификатора трения в цилиндропоршневой группе судового дизельного двигателя / И.Н. Гужвенко, В.А. Чанчиков, Н.В. Прямухина, Е.А. Стринжа // Морские интеллектуальные технологии. – 2018. – № 3-1 (41). – С. 135–142.

3. Тейлор Д.А. Основы судовой техники. – М.: Транспорт, 1987. – 320 с.

4. Возницкий И.В., Пунда А.С. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Т. 1. – М.: Моркнига, 2010. – 260 с.

5. Оценка локальной структурной неоднородности в отливках из серого чугуна / Т.С. Скобло, А.И. Сидашенко, О.Ю. Клочко, А.В. Сайчук, И.Н. Рыбалко // Агротехника и энергообеспечение. – 2017. – № 4 (17). – С. 141–150. – EDN YPQCXS.

6. Martyushev N.V., Pashkov E.N. Bronze sealing rings defects and ways of its elimination // Applied Mechanics and Materials. – 2013. – Vol. 379. – P. 82–86. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.379.82.

7. Анисович А.Г., Андрушевич А.А. Микроструктуры черных и цветных металлов. – Минск: Беларуская навука, 2015. – 131 с. – ISBN 978-985-08-1883-6.

8. Структурообразование высокохромистых чугунов в интервале температур магнитного превращения карбидных фаз / Т.С. Скобло, О.Ю. Клочко, Е.Л. Белкин, А.И. Сидашенко, В.К. Аветисян // Письма о материалах. – 2020. – Т. 10, № 2. – С. 129–134. – DOI: 10.22226/2410-3535-2020-2-129-134. – EDN JXWBPD.

9. A methodological approach to the simulation of a ship’s electric power system / I.P. Boychuk, A.V. Grinek, N.V. Martyushev, R.V. Klyuev, B.V. Malozyomov, V.S. Tynchenko, V.A. Kukartsev, Y.A. Tynchenko, S.I. Kondratiev // Energies. – 2023. – Vol. 16. – P. 8101. – DOI: 10.3390/en16248101.

10. Клевцов Г.В., Перлович Ю.А., Фесенко В.А. К развитию рентгеновского метода идентификации изломов с испорченной поверхностью // Заводская лаборатория. – 1993. – Т. 59, № 8. – С. 34–37.

11. Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. – М.: Техносфера, 2004. – 384 с. – ISBN 5-94836-018-0.

12. The resource efficiency assessment technique for the foundry production / I.G. Vidayev, N. Martyushev, A.S. Ivashutenko, A.M. Bogdan // Advanced Materials Research. – 2014. – Vol. 880. – P. 141–145. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.880.141.

13. Сюсюка Е.Н., Савченко М.М. Дифрактометрические методы анализа судовых технических средств // Эксплуатация морского транспорта. – 2021. – № 4 (101). – С. 148–151. – DOI: 10.34046/aumsuomt101/22. – EDN PTUQBC.

14 Syusyuka E.N. Possibility of applying X-ray methods to control the surface quality of a shaft line after finishing // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 2061. – P. 012022. – DOI: 10.1088/1742-6596/2061/1/012022. – EDN HXFODE.

15. Новый метод изготовления рабочих органов погружных центробежных насосов из аустенитного чугуна с шаровидным графитом / Н.С. Гущин, Е.В. Ковалевич, Л.А. Петров, Е.С. Пестов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. – 2008. – № 4 (24). – С. 44–48. – EDN JVCWUF.

16. Microstructure and crystallographic structure of ferrate steel subject to stress corrosion cracking / V.D. Sitdikov†, A.A. Nikolaev, G.V. Ivanov, A.K. Makatrov, A.V. Malinin // Письма о материалах. – 2022. – Т. 12, № 1. – С. 65–70. – DOI: 10.22226/2410-3535-2022-1-65-70. – EDN EGVNMD.

17. Kniaziuk T.V., Zisman A.A. Abnormal effect of strain rate on dynamic recrystallization of austenite in medium carbon steel alloyed by boron // Письма о материалах. – 2022. – Т. 12, № 1. – С. 71–75. – DOI: 10.22226/2410-3535-2022-1-71-75. – EDN SCNCMW.

18. Влияние напряженно-деформированного состояния на путь распространения трещин квазискола в низкоуглеродистой стали, охрупченной водородом / Е.Д. Мерсон, В.А. Полуянов, П.Н. Мягких, Д.Л. Мерсон, А.Ю. Виноградов // Письма о материалах. – 2021. – Т. 11, № 3. – С. 298–303. – DOI: 10.22226/2410–3535-2021-3-298-303. – EDN DUKKFP.

19. Охапкин К.А., Кудрявцев А.С. Исследование влияния длительной высокотемпературной эксплуатации на структуру и свойства аустенитной хромоникельмолибденовой стали // Письма о материалах. – 2022. – Т. 12, № 1. – С. 21–26. – DOI: 10.22226/2410–3535-2022-1-21-26. – EDN LNFVNV.

20. Околович Г.А., Карпов С.В., Ларещева О.С. Новые технологии в производстве стальных поршневых колец // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2004. – № 2 (23). – С. 27–28. – EDN NKADLT.

21. Технология нанесения износостойкого покрытия стальных поршневых колец / Г.А. Околович, А.М. Гурьев, В.Н. Шабалин, А.Е. Сизова // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2012. – № 4 (57). – С. 50–52. – EDN PUJQFJ.

22. Nekrasova T.V., Melnikov A.G. Creation of ceramic nanocomposite material on the basis of ZrO₂-Y₂O₃-Al₂O₃ with improved operational properties of the working surface // Applied Mechanics and Materials. – 2013. – Vol. 379. – P. 77–81. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.379.77.

23. Morphological features of polycrystalline CdS_1−xSe_x films obtained by screen-printing method / D.M. Strateichuk, N.V. Martyushev, R.V. Klyuev, V.A. Gladkikh, V.V. Kukartsev, Y.A. Tynchenko, A.I. Karlina // Crystals. – 2023. – Vol. 13. – P. 825. – DOI: 10.3390/cryst13050825.

24. Васильев Д.М., Смирнов Б.И. Некоторые рентгенографические методы изучения пластически деформированных металлов // Успехи физических наук. – 1961. – Т. 73, вып. 3. – С. 503–558.

25. Bosikov I.I., Eremeeva S.V., Karlina A.I. Complex assessment of X-ray diffraction in crystals with face-centered silicon carbide lattice // Crystals. – 2023. – Vol. 13. – P. 528. – DOI: 10.3390/cryst13030528.

26. Ardashkin I.B., Yakovlev A.N. Evaluation of the resource efficiency of foundry technologies: methodological aspect // Advanced Materials Research. – 2014. – Vol. 1040. – P. 912–916. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.1040.912.