Аннотации:
Конечный комплекс свойств выпускного клапана формируется в ходе всей совокупности процессов: электровысадки, термообработки, наплавки, механообработки и гальваники, - важнейшим из которых является наплавка рабочей фаски клапана. Рабочая фаска клапана подвергается постоянному воздействию высоких температур, воздействию потока газа и термоциклическим нагрузкам, поэтому необходимо строгое соблюдение всего комплекса свойств, иначе дефект рабочей фаски приведет к ее разрушению, что неизбежно повлечет за собой нарушение работы ДВС и необходимости его ремонта.
В работе проведено исследование деформируемой части основного материала (сталь марки 40Х10С2М) и наплавочного (сплава ЭП616А), применяемых для изготовления выпускного клапана двигателя внутреннего сгорания. Отбраковка по поверхностным дефектам проводится на готовых изделиях методом люминесцентного контроля. Однако, как показывает практика, не все детали, прошедшие визуальный контроль, являются годными. Разрушающие методы исследования сплошности материала позволяют обнаружить недопустимые внутренние дефекты (раковины, трещины).
Методами оптической и электронной микроскопии были изучены структурные составляющие материала: размер и форма зерна, включений, характер их распределения, местоположение усадочной раковины, ее протяженность, размерные характеристики наплавляемого жаропрочного слоя, переходной зоны, способ распространения трещины. Исследование было выполнено на разных стадиях изготовления клапана: после электровысадки при формировании головки клапана из прутка, последующей термообработки (закалка + высокий отпуск), наплавки кольца из жаропрочного сплава.
В настоящей работе методом микрорентгеноспектрального анализа определены химические составы фаз, включений, участков сплава ЭП616А вокруг усадочной раковины. Полученные результаты свидетельствуют о недостаточности визуального контроля, а проведение выборочного разрушающего метода не обеспечивает полной вероятности обнаружения внутренних дефектов. Целесообразно вместо разрушающего контроля ввести ультразвуковую дефектоскопию. The final set of properties of the exhaust valve is formed in the course of the entire set of processes: electro-forging, heat treatment, surfacing, machining and electroplating, the most important of which is the build-up of the valve chamfer which is subjected to constant high temperatures, gas flow and thermal cycling, therefore strict adherence to the whole complex of properties is necessary, otherwise a defect of the working chamfer will lead to its destruction, which will inevitably lead to the violation of the engine and the need to repair it.
In the study two materials were investigated: the deformable part of the base material (steel grade 40X10C2M (EN steel grade X40CrSiMo10)) and surfacing (alloy EP616A), used to manufacture the exhaust valve of the internal-combustion engine. The rejection of surface defects is carried out on finished products by the method of luminescent control. However, as practice shows, not all details that passed a visual inspection are suitable. Destructive methods for studying the continuity of the material can detect unacceptable internal defects (shrink-holes, cracks).
The structural components of the material such as the size and shape of the grain and inclusions, the nature of their distribution, the location of the shrink-hole, its length, the dimensional characteristics of the heat-resistant layer, the transition zone, the method of crack propagation were studied with optical electron microscopy. The study was carried out at different stages of valve manufacturing: after electro-forging during the formation of a valve head from a rod, subsequent heat treatment (quenching + high tempering), after surfacing a ring with the heat-resistant alloy.
In the present work, the chemical composition of phases, inclusions, and sections of EP616A alloy around the shrink-hole were determined by the method of micro-X-ray analysis. The results indicate a shortage of visual inspection, and that conducting a selective destructive method does not ensure the full probability of detecting internal defects. It is advisable instead of destructive control to introduce ultrasonic flaw detection.
Описание:
Карева Надежда Титовна, канд. техн. наук, доцент кафедры материаловедения и физикохимии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; karevant@ susu.ru.
Чунгаков Джоми Тавакалович, студент кафедры материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; Chdz69@mail.ru.
Заварцев Никита Андреевич, студент кафедры материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; shaxx96@mail.ru.
N.T. Kareva, karevant@susu.ru,
D.T. Chungakov, Chdz69@mail.ru,
N.A. Zavartsev, shaxx96@mail.ru
South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation