Технология и организация судостроения и судоремонта
О статье: поступила: 17.07.2019; финансирование: бюджет ДВФУ.
DOI: https://dx.doi.org/10.24866/2227-6858/2019-3-10
УДК 621.43-242:004.62:621.436:629.5
И.И. Кулешов, Л.Б. Леонтьев
КУЛЕШОВ ИГОРЬ ИГОРЕВИЧ – аспирант, SPIN: 2742-3588, инженер-инспектор, e-mail: kuleshov.ii@rs-class.org
Дальневосточный филиал Российского морского регистра судоходства
Станюковича ул., 29а, Владивосток, Россия, 690003
ЛЕОНТЬЕВ ЛЕВ БОРИСОВИЧ – д.т.н., профессор, AuthorID: 760417, SPIN: 9456-5027; ORCID: 0000-0002-8072-306X; ResercherID: U-9351-2017; ScopusID: 6603944093, e-mail: leontyev.l.b@yandex.ru
Кафедра сварочного производства Инженерной школы
Дальневосточный федеральный университет
Суханова ул. 8, Владивосток, Россия, 690091
Повышение долговечности головок поршней
судовых малооборотных дизелей технологическими методами
Аннотация: Приведены результаты исследования влияния лазерной обработки серого перлитного чугуна марок СЧ25 различного химического состава на величины глубины проплавления, шероховатости, структуры и твердости поверхности. Установлено, что при погонной энергии 10,5–11,0 джоулей в секунду на 1 мм наблюдается только оплавление вершин пиков, высота которых уменьшается на 4–8 мкм, структура зоны термического упрочнения – мартенсит. Лазерная обработка без расплавления поверхности чугуна позволяет повысить износостойкость серого перлитного чугуна примерно в 4 раза и уменьшить коэффициент трения в 1,8 раза.
Увеличение погонной энергии свыше 20 джоулей в секунду на 1 мм приводит к расплавлению чугуна и образованию ледебурита. С увеличением погонной энергии глубина расплавления чугуна возрастает от 0,22 мм при 20 джоулях в секунду на 1 мм до 0,38 мм при 84 джоулях в секунду на 1 мм. Оплавление поверхности чугуна не улучшает его триботехнические свойства.
Модифицирование упрочненной поверхности без оплавления материалом на основе вермикулита обеспечивает увеличение износостойкости в 1,5 раза и уменьшение коэффициента трения на 15% по сравнению с поверхностью, упроченной только лазерной закалкой. Модифицирование оплавленной поверхности обеспечивает увеличение износостойкости всего на 12%, при этом коэффициент трения уменьшается незначительно.
Для повышения долговечности головок поршней судовых малооборотных дизелей предлагается технология установки противоизносных чугунных колец, упрочненных лазерной обработкой, с последующей трибомодификацией их рабочей поверхности слоистым силикатом на основе вермикулита.
Ключевые слова: долговечность, головка поршня, поршневые канавки, дизель, триботехнический материал, покрытие, износостойкость.
DOI: https://dx.doi.org/10.24866/2227-6858/2019-3-10
Kuleshov I., Leontyev L.
IGOR KULESHOV, Surveyor of the Far East Branch Office of the Russian Maritime Register of Shipping, e-mail: kuleshov.ii@rs-class.org
29a. Stanyukovicha St., Vladivostok, Russia, 690003
LEV LEONTYEV, Doctor of Engineering Sciences, Professor, ORCID: 0000-0002-8072-306X; ResercherID: U-9351-2017, ScopusID: 6603944093, e-mail: leontyev.l.b@yandex.ru
Department of Welding Engineering, School of Engineering
Far Eastern Federal University
8 Sukhanova St., Vladivostok, Russia, 690091
Improvement of durability of piston crowns of the low speed marine diesel engines by technological methods
Abstract: The article is aimed to investigation of impact of laser treatment grey perlitic cast iron SCH25types with variable chemical composition on melting depth, roughness, structure and surface hardness. It was identified that at the heat input from 10.5 to 11.0 j·s/mm only melting of peaks tops with reduce of peaks height up to 4–8 mkm was observed, and the microstructure of the thermohardened area was – martensite. Laser treatment without melting of cast iron surface will increase wear resistance up to 4 times and reduce friction index by 1.8 times.
Increase of heat input over 20 j·s/mm leads to the cast iron melting and ledeburite forming. Due to heat input increase from 20 j·s/mm to 84 j·s/mm melting depth increases from 0.22 mm to 0.38 mm accordingly. Cast iron surface melting doesn’t improve its tribological properties.
Modification of hardned surface without melting by vermiculite-based material provides wear reisstance up to 1.5 time and friction index reduce at 15% in comparison with cast iron hardened by laser treatment only. Melting area modification provides increase of surface wear resistanse only to 12%, thus friction index reduces insignificantly.
To increase the durability of the piston crowns of the low-speed marine diesel engines, the authors proposed a technology for installing anti-wear cast iron rings hardened by laser treatment, followed by tribo-modification of their working surface with vermiculite-based layered silicate.
Keywords: durability, piston crown, piston grooves, diesel, tribotechnical material, cover, wear resistance.