ЭКСПЕРТИЗА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА АВТОМОБИЛЯ КАМАЗ 65116
На разрешение экспертизы поставлены вопросы:
- имеются ли у предоставленного для экспертизы коленчатый вал ISBe/ISDe V=6.7 (Камаз)д 4934861 для автомобиля «Камаз 65116» недостатки? если да, то какие именно?
- являются ли данные дефекты следствием производственного характера, либо вызваны ненадлежащей хранением, эксплуатацией, либо действий третьих лиц?
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ.
Экспертный осмотр состояния коленчатого вала проведен 02 мая органолептическим и инструментальным (измерительным), оптическим, химическим методами контроля качества по адресу:
Экспертный осмотр начат: 02 мая в 10-30ч.
Экспертный осмотр окончен: 02 мая в 11-30ч.
При проведении экспертизы присутствовали:
- представитель ООО «КАМАЗ******сервис» по доверенности;
- представитель ООО «****» по доверенности.
Экспертиза проводилась с применением следующих приборов и инструментов:
-
Штангенциркуль по ГОСТ 166-89 «Штангенциркули. Технические условия» длиной 370 мм, ценой деления 1 мм, допустимой погрешностью ±0,05мм.
-
Линейка измерительная по ГОСТ 427-75 «Линейки измерительные металлические. Технические условия» длиной 155 мм, ценой деления 1мм, допустимой погрешностью±0,60.
-
Микроскоп по ГОСТ 8074-82 «Микроскопы инструментальные. Типы, основные параметры и размеры. Техническиетребования».
-
Рулетка пятнадцатиметровая измерительная металлическая. Соответствует ГОСТ 75502-98 «Рулетки измерительные металлические. Техническиеусловия»..
-
Зеркальный фотоаппарат CanonEOS1100D.
-
Твердомер РоквеллаTH500.
Для обработки, полученных изображений использовался программный комплекс ACDSeePro9.1.0.453(x64).
Общие сведения о коленчатый вал для автомобиля «Камаз». Коленчатый вал — это одна деталей сложной формы двигателя внутреннего сгорания, имеющая шейки для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их возвратно-поступательные движения в крутящий момент.Устройствоколенчатого вала следующее: щёки, шатунные и коренные шейки, противовесы, хвостовик, фланец (рисунок 1).
Рисунок 1 – Коленчатый вал и его составные части
На коленчатый вал воздействуют изгибающие и скручивающие силы в процессе работы. Чтобы не было преждевременного разрушения сопряжение между шатунными шейкамиищеками делают слегка закругленным. При нормальной работе двигателя коренные и шатунные шейки коленчатого вала постепенно изнашиваются, как и при скольжении подшипников.
Коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания являются ответственными и напряженными деталями, работающими при воздействии динамических нагрузок, которые передаются валу через поршень и шатун при рабочем процессе двигателя, и инерционных усилий, возникающих при изменении скорости и направления движущихся масс поршней, шатунов, маховиков и прочих деталей.
Коленчатый вал двигателя КаМАЗ 740 изготавливается заводом-изготовителем из высококачественной легированной стали 42ХМФАТУ 14-1-5520-2005 методом горячей штамповки а также упрочняется с помощью азотирования или же закалкой токами высокой частоты (ТВЧ). Закалке подвергаются шатунные и коренные шейки. Коленвал КаМАЗ 740 имеет четыре шатунных шейки и пять коренных опор, которыесвязанны щеками и сопряженны переходными галтелями. Для равномерного чередования рабочих ходов шатунные шейки коленчатого вала рас- положены под углом 90°. Шатунные шейки вала изготовлены так, что имеют внутри полости, которые закрываются заглушками. Полости рассчитаны на дополнительную очистку масла посредством центробежных сил.
Условия работы коленчатых валов и сопряжённых с ними деталей двигателя требуют точного выполнения размеров и правильного взаимного положения отдельных элементов. Эти требования обусловлены ГОСТом 10158-76. Основные технические требования, предъявляемые к коленчатым валам, следующие:
-
Коленчатые валы должны изготавливаться из углеродистых сталей 35, 40, 45, и 50 Г и легированных сталей, химический состав которых соответствует ГОСТу 4543- 2016. Марка стали оговаривается вчертеже.
-
Механические свойства валов должны соответствовать показателям, установленным ГОСТом 10158-76 в зависимости от марки стали и категории прочности. Обязательными показателями механических свойств являются предел текучести, относительное сужение, ударная вязкость и твёрдость. Механические свойства материала коленчатых валов после термической обработки проверяются на образцах, вырезанных издетали.
-
Твёрдость HRCшеек, подвергаемых поверхностной закалке, должна быть не менее 52 для валов, изготавливаемых из стали 45 и 50 Г, и не менее 48 для валов из легированных сталей. Галтели закалке неподвергаются.
-
Чистота обработки поверхности шеек диаметром до 100 мм должна быть не ниже 9-го класса, а шеек диаметром более 100 мм и галтелей шеек 8-го класса; чистота обработки коренных шеек, монтируемых на подшипниках качения, должна быть 7-гокласса.
-
Диаметры коренных и шатунных шеек требуется обрабатывать по 2-му классу точности. Овальность шеек диаметром до 260 мм не должна выходить за пределы полядопускаскользящейпосадки1-гоклассаточности,ашеек диаметромболее 260 мм должна быть в пределах допуска скользящей посадки 2-го класса точности.
-
Биение коренных шеек и шейки под распределительную шестерню относительно оси вала не должно превышать 0,03 мм для валов с диаметром шеек до 100 мм, 0,04 мм для валов с диаметром шеек 100-180 мм; 0,05 мм для валов с диаметром шеек 180-260 мм и 0,06 мм для валов большихразмеров.
-
Допускается отклонение радиуса кривошипа не более 0,15 мм на 100 ммрадиуса.
-
Биение торцов соединительных фланцев при жёстком креплении маховика или муфты допускается не более 0,005 мм на 100 мм диаметра фланца, при прочих соединениях – не более 0,03 мм на 100 мм диаметрафланца.
-
Каждый вал должен быть динамически сбалансирован. Одно- и двухколенчатые валы,атакжевалы,работающиесчисломоборотоввминутуменее1000, допускается балансировать статически. Допускаемый дисбаланс указывается в чертеже.
По первому вопросу: Имеются ли у предоставленного для экспертизы товара – коленчатый вал ISBe/ISDeV=6.7 (Камаз) 4934861 для автомобиля «Камаз 65116» недостатки? если да, то какие именно?
При внешнем осмотре коленчатого вала двигателя КаМАЗ 740 на момент проведения экспертизы обнаружены:
-
следы эксплуатации на поверхности шатунных и коренных шеек коленчатого вала двигателя КаМАЗ 740 (рисунок2);
-
на поверхности 1-го противовеса нанесена маркировка номера детали «с3929037» и «3968164» выпуклым шрифтом;
-
боковые и наружные поверхности коленчатого вала механически не обработаны и получены отливкой.
Рисунок 2 – Внешний вид коленчатого вала.
-
излом по поверхности коренной шейки вала (рисунок3).
Рисунок 3 – Излом по поверхности коренной шейки вала
По второму вопросу: Являются ли данные дефекты следствием производственного характера, либо вызваны ненадлежащей хранением, эксплуатацией товара, либо действий третьих лиц?
Перед процессом проверки коленчатого вала двигателя КаМАЗ была произведена настройка и проверка измерительных приборов по ГОСТ 166-89, ГОСТ 427-75. Согласно открытым данным коленчатые валы для автомобиля «Камаз» изготавливаются из стали марки 42ХМФА по ТУ 14-1-5520-2005. Химический состав стали приведен в таблице 1. Шейки коленчатых валов закаливают токами высокой частоты на глубину 2,5…3,5 мм. Изготовление коленчатого вала литьем является отклонением от конструкторской документации ПАО «КАМАЗ» (см. Инструкция по установке и эксплуатации коленчатых валов КАМАЗ), в соответствии с которой боковые и наружные поверхности противовесов должны механически обрабатываться, а коленчатый вал должен изготавливаться только штамповкой и на затылках щек (по торцам шатунных шеек) должен быть виден след обрезки облоя.
В процессе проверки было установлено, что коленчатый вал изготовлен из высокопрочного чугуна ВЧ50 (таблица 1) и не имеет поверхностного упрочнения коренных и шатунных шеек, что не соответствует конструкторской документации, по которой данный коленчатый вал должен изготавливаться из легированной стали и проходить упрочнение ТВЧ (токами высокой частоты) или азотированием в зависимости от модели коленчатого вала (см. Инструкция по установке и эксплуатации коленчатых валовКАМАЗ).
Таблица 1 – Химический состав исследуемого образца
Наименование |
Химический состав в % мас. |
||||||
C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
S |
P |
|
Исследуемый коленчатый вал |
3,34 |
2,47 |
0,60 |
0,037 |
0,014 |
0,014 |
0,026 |
Чугун ВЧ50 |
3,2...3,7 |
2,2...2,6 |
0,3...0,7 |
≤0,15 |
- |
0,02 |
0,1 |
Выполнялось измерение твердости представленного элемента коленчатого вала. Рисунок 4. Установлено, что твердость шейки вала составляет 48…52 HRC, твердость в теле элемента 217 HB (примерно 20 HRC), твердость щеки – 266 НВ (примерно 30 HRC). Твердость в теле элемента соответсвует твердости чугуна ВЧ 50 после отливки без отбеливания. Твердость на поверхности щеки несколько превосходит рекомендуемую по ГОСТ 7293-82 на 21 НВ (примерно 4 HRC).
Рисунок 4 – Измерение твердости элемента коленчатого вала
Выполнялись металлографические исследования. Установлено, что представленный элемент коленчатого вала имеет микроструктуру, характерную для высокопрочного чугуна, состоящую из перлита с глобулярными графитовыми включениями (рисунок 5, рисунок 6). По границам графита имеется цементитная оторочка.
* 100 |
Рисунок 5 - Микроструктура элемента коленчатого вала изготовленного из высокопрочного чугуна (без травления) с шаровидным графитом. |
а)*100 |
|
б)*500 |
|
Рисунок 6 – Микроструктура элемента коленчатого вала изготовленного из высокопрочного чугуна |
После закалки перлитная структура превращается в мартенситную или бейнитную смесь, имеющую крупные крапины цементита. Однако на поверхности излома шейки вала такой структуры обнаружено не было (Рисунок 7).
Рисунок 7 - Микроструктура элемента коленчатого вала изготовленного из высокопрочного чугуна у поверхности излома шейки * 500 |
Под поверхностью излома так же наблюдается перлитная структура с включениями цементита и глобулярного графита. Это свидетельствует о том, что повышенная твердость была получена не в результате термической обработки, а под воздействием другого процесса, вероятнее всего, пластической деформации при обкатке валиком.
Причины возникновения дефектов:
- повышенная хрупкость коленчатого вала, изготовленного из материала ВЧ50,
-
упрочнения коренных и шатунных шеек проведено без применения закалки ТВЧ, что не соответствует конструкторской документации ПАО«КАМАЗ»;
ВЫВОДЫ:
- имеются ли у предоставленного для экспертизы товара – коленчатый вал ISBe/ISDeV=6.7 (Камаз) 4934861 для автомобиля «Камаз 65116» недостатки? если да, то какиеименно?
Да, имеет. А именно, на коленчатом валу ISBe/ISDeV=6.7 (Камаз)д 4934861 для автомобиля «Камаз 65116», имеется - излом по поверхности коренной шейки вала.
- являются ли данные дефекты следствием производственного характера, либо вызваны ненадлежащей хранением, эксплуатацией товара, либо действий третьих лиц?
Выявленный дефект, а именно излом по поверхности коренной шейки вала, возник из- за не соответствия исследуемой детали требованиям конструкторской документации ПАО «КАМАЗ» (Инструкция по установке и эксплуатации коленчатых валов КАМАЗ), а именно:
-
по критерию пластичности материала(повышенная хрупкость коленчатоговала, изготовленного из материала ВЧ50, вместо высококачественной легированной стали 42ХМФА);
-
по технологии упрочнения материала(упрочнения коренных и шатунных шеек проведено без применения закалкиТВЧ);