ЭКСПЕРТИЗА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА АВТОМОБИЛЯ КАМАЗ 65116

На разрешение экспертизы поставлены вопросы:

- имеются ли у предоставленного для экспертизы коленчатый вал ISBe/ISDeV=6.7 (Камаз)д 4934861 для автомобиля «Камаз 65116» недостатки? если да, то какиеименно?

- являются ли данные дефекты следствием производственного характера, либо вызваны ненадлежащей хранением, эксплуатацией, либо действий третьихлиц?

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:

  1. Штангенциркуль  по ГОСТ 166-89 «Штангенциркули. Технические условия» длиной 370 мм, ценой деления 1 мм, допустимой погрешностью ±0,05мм.
  2. Линейка измерительная по ГОСТ 427-75 «Линейки измерительные металлические. Технические условия» длиной 155 мм, ценой деления 1мм, допустимой погрешностью±0,60.
  3. Микроскоп по ГОСТ 8074-82 «Микроскопы инструментальные. Типы, основные параметры и размеры. Техническиетребования».
  4. Рулетка пятнадцатиметровая измерительная металлическая. Соответствует ГОСТ 75502-98 «Рулетки измерительные металлические. Техническиеусловия»..
  5. Зеркальный фотоаппарат CanonEOS1100D.
  6. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. Допускается отклонение радиуса кривошипа не более 0,15 мм на 100 ммрадиуса.
  8. 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.
  9. 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);

Перечень используемой литературы:

1. ГОСТ 22975-78 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Роквеллу при малых нагрузках (по Супер-Роквеллу) (с Изменениями N 1, 2).

2. ГОСТ 3443-87 Отливки из чугуна с различной формой графита. Методы определения структуры.

3. ГОСТ 27611-88 Чугун. Метод фотоэлектрического спектрального анализа.

4. ГОСТ Р 53444-2009 Автомобильные транспортные средства. Валы коленчатые двигателей. Общие технические требования и методы испытаний.

5. ТУ 14-1-5520-2005. Прокат сортовой из легированной стали марки 42ХМФА, предназначенный для изготовления коленчатых валов двигателей. Опытная партия. Технические условия.

6. Инструкцияпо установке иэксплуатации коленчатых валов КАМАЗ. Ссылка на документ http://www.original-avto.ru/image/data/%20по%20установке%20валов.pdf.

7. ГОСТ 4543-2016 Металлопродукция из конструкционнойлегированной стали. Технические условия.

8. ГОСТ 10158 76 Дизели и двигатели газовые. Валы коленчатые стальные. Общие

технические условия

 
 
 
 
OOO КДЦ БАРНАУЛ