techusguИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологииProceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology2223-1528Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1528-2023-13-2-70-85techusgu-140Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMETALLURGY AND MATERIALS SCIENCEОб использовании повторной низкотемпературной нитроцементации для эффективного упрочнения коленчатых валов автомобилей КАМАЗ, прошлифованных под ремонтные размерыOn the Use of Repeated Low-Temperature Nitrocementation for Effective Hardening of the Crankshafts of KAMAZ Vehicles, Ground to Repair Dimensionshttps://orcid.org/0000-0003-4002-6785КолмыковВ. И.KolmykovV. I.

Колмыков Валерий Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры технологии материалов и транспорта

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Valery I. Kolmykov, Dr. of Sci. (Engineering), Professor, Department of Materials Technology and Transport

50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

https://orcid.org/0000-0002-0271-9073КостинР. Ю.KostinR. Y.

Костин Роман Юрьевич, аспирант кафедры технологии материалов и транспорта

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Roman Y. Kostin, Post-Graduate Student of the Department of Materials Technology and Transport

50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

ВоробьевЮ. С.VorobyevYu. S.

Воробьев Юнис Сергеевич, аспирант кафедры технологии материалов и транспорта

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Yunis S. Vorobyev, Post-Graduate Student of the Department of Materials Technology and Transport

50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

https://orcid.org/0000-0001-5494-534XКолмыковД. В.KolmykovD. V.

Колмыков Денис Валерьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры общетехнических дисциплин и безопасности жизнедеятельности

ул. Радищева, д. 33, г. Курск 305000

Denis V. Kolmykov, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor of the Department of General Technical Disciplines and Life Safety

33 Radishcheva Str., Kursk 305000

Юго-Западный государственный университетРоссияSouthwest State UniversityRussian FederationКурский государственный университетРоссияKursk State UniversityRussian Federation20232407202313270–85Copyright © Колмыков В.И., Костин Р.Ю., Воробьев Ю.С., Колмыков Д.В., 20232023Колмыков В.И., Костин Р.Ю., Воробьев Ю.С., Колмыков Д.В.Kolmykov V.I., Kostin R.Y., Vorobyev Y.S., Kolmykov D.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://techusgu.elpub.ru/jour/article/view/140

Целью работы является разработка эффективной технологии поверхностного упрочнения коленчатых валов двигателей КАМАЗ 740, восстановленных перешлифовкой под ремонтные размеры, путем их ускоренной низкотемпературной нитроцементации в условиях автосервисных (авторемонтных) предприятий.Методы. Нитроцементацию образцов проводили в азотисто-углеродной пасте. Нагрев образцов с нитроцементующим покрытием проводили в лабораторной печи с вертикальной нагрузкой СШОЛ-12-М3-У4. Нитроцементованные образцы подвергали металлографическому анализу с использованием оптического микроскопа Axio Observer.A1m и электронного сканирующего микроскопа Quanta TM 3D200i. Фазовый анализ диффузионных слоев на образцах, нитроцементованных по различным режимам, проводили на рентгеновском дифрактометре XRD-7000S. Микротвердость нитроцементованных образцов измеряли с помощью микротвердомера Duramin-5 с компьютером и программным обеспечением. Твердость нитроцементованных образцов измеряли на твердомере ТК-2М (Роквелл) по шкале «А» по стандартной методике.Результаты. Представлена технология низкотемпературной нитроцементации азотированных коленчатых валов автомобилей КАМАЗ после их ремонта шлифованием с удалением упрочненного слоя с поверхностей коренных и шатунных шеек. Показано, что нитроцементация стали 42ХМФА, из которой изготавливают коленчатые валы, при температуре 520…580°С в течение 3-х часов в высокоактивной пасте обеспечивает получение упрочненных слоев по глубине, структуре, фазовому составу и твердости, практически идентичных азотированным слоям. Такая нитроцементация может быть полноценной и эффективной заменой повторного азотирования восстанавливаемых валов, предусмотренного технической документацией на ремонт двигателей КАМАЗ категорий Е-2, Е-3 и Е-4.Заключение. Невысокая трудоемкость и технологическая простота нитроцементации позволит использовать ее для упрочнения коленчатых валов всех семи ремонтных размеров, предусмотренных для этих деталей, что может дать очень большой экономический эффект. 

Purpose of research the aim of the work is to develop an effective technology for surface hardening of the crankshafts of KAMAZ 740 engines, restored by re-grinding to repair dimensions, by means of their accelerated low-temperature nitrocementation in the conditions of car service (car repair) enterprises.Methods. Nitrocementation of the samples was carried out in a nitrogen-carbon paste. The samples with a nitrocementating coating were heated in a laboratory furnace with a vertical load of SSHOL-12-M3-U4. The nitrocemented samples were subjected to metallographic analysis using an Axio Observer.A1m optical microscope and a Quanta TM 3D200i electron scanning microscope. Phase analysis of diffusion layers on samples nitrocemented according to various modes was carried out on an XRD-7000S X-ray diffractometer. The microhardness of the nitrocemented samples was measured using a Duramin-5 microhardness meter with a computer and software. The hardness of the nitrocemented samples was measured on a TK-2M (Rockwell) hardness tester on the "A" scale according to the standard method.Results. The technology of low-temperature nitrocementation of nitrided crankshafts of KAMAZ vehicles after their repair by grinding with the removal of the hardened layer from the surfaces of the root and connecting rod necks is presented. It is shown that nitrocementation of 42HMFA steel, from which crankshafts are made, at a temperature of 520...580 °C for 3 hours in a highly active paste ensures the production of hardened layers in depth, structure, phase composition and hardness are almost identical to nitrided layers. Such nitrocementation can be a full-fledged and effective replacement for the re-nitriding of the restored shafts provided for in the technical documentation for the repair of KAMAZ engines, categories E-2, E-3 and E-4.Conclusion. The low labor intensity and technological simplicity of nitrocementation will allow it to be used to strengthen the crankshafts of all seven repair sizes provided for these parts, which can give a very large economic effect.

коленчатый валупрочненный слойремонтные размерынитроцементацияструктурафазовый составмикротвердостьcrankshafthardened layerrepair dimensionsnitrocementationstructurephase compositionmicrohardness.ReferencesЛиханов В. А. Двигатели КАМАЗ. Киров: Вятская ГСХА, 2018. 190 с.Likhanov V. A. Dvigateli KAMAZ [KAMAZ engines]. Kirov, Vyatka St. Agricultural Acad. Publ., 2018. 190 p.Денисов А. С. Основы формирования эксплуатационно-ремонтного цикла автомобиля. Саратов: Саратовский гос. техн. ун-т, 1999. 352 с.Denisov A. S. Osnovy formirovaniya ekspluatatsionno-remontnogo tsikla avtomobilya [Fundamentals of the formation of the operational and repair cycle of the car]. Saratov, Saratov St. Univ. Publ., 1999. 352 p.Буравцев С. К. О состоянии характеристик коленчатых валов и их влиянии на показатели двигателей // Двигателестроение. 2006. № 1(223). С. 38–42.Buravtsev S. K. O sostoyanii kharakteristik kolenchatykh valov i ikh vliyanii na pokazateli dvigatelei [On the state of characteristics of crankshafts and their influence on engine performance]. Dvigatelestroenie = Engine building, 2006, no. 1(223), pp. 38–42.Автомобили КАМАЗ 6х4: техническое обслуживание и ремонт / под ред. В. Н. Баруна. М.: Изд-во МО СССР, 1983. 127 с.Avtomobili KAMAZ 6kh4: tekhnicheskoe obsluzhivanie i remont [KAMAZ 6x4 cars: maintenance and repair]; ed. by V. N. Barun. Moscow, Izd-vo MO SSSR, 1983. 127 p.Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию двигателей экологического класса Евро-3,4 740.60–3902010РЭ. Набережные Челны: ОАО КАМАЗ, 2011.Rukovodstvo po ekspluatatsii i tekhnicheskomu obsluzhivaniyu dvigatelei ekologicheskogo klassa Evro-3,4 740.60–3902010RE [Operation and maintenance manual for Euro-3,4 environmental class engines 740.60–3902010RE]. Naberezhnye Chelny, JSC KAMAZ, 2011.Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту. Двигатели КАМАЗ 740.11-240, 740.13-260, 740.14-300, 740.30-260, 740.50-360, 740.51-320, 740.50390.1001 КД. экологического класса Евро-3,4 740.60–3902010РЭ. Набережные Челны: ОАО КАМАЗ, 2002.Rukovodstvo po ekspluatatsii, tekhnicheskomu obsluzhivaniyu i remontu. Dvigateli KAMAZ 740.11-240, 740.13-260, 740.14-300, 740.30-260, 740.50-360, 740.51-320, 740.50390.1001 KD. ekologicheskogo klassa Evro-3,4 740.60–3902010RE [Operation, maintenance and repair manual. KAMAZ engines 740.11-240, 740.13-260, 740.14-300, 740.30-260, 740.50-360, 740.51-320, 740.50-390.1001 CD. ecological class Euro-3,4 740.60–3902010RE]. Naberezhnye Chelny, JSC KAMAZ, 2002.Исследование ремонтопригодности коленчатых валов двигателей КАМАЗ. Технический отчет. Набережные Челны: ОАО КАМАЗ НТЦ, 2004.Issledovanie remontoprigodnosti kolenchatykh valov dvigatelei KAMAZ. Tekhnicheskii otchet [Investigation of maintainability of crankshafts of KAMAZ engines. Technical report]. Naberezhnye Chelny, JSC KAMAZ STC, 2004.Петросов В. В. Ремонт автомобилей и двигателей. М.: Изд. «Академия», 2007. 222 с.Petrosov V. V. Remont avtomobilei i dvigatelei [Repair of cars and engines]. Moscow, Academy Publ., 2007. 222 p.Восстановление деталей автомобилей КАМАЗ / Р. А. Азаматов, В. Г. Дажин, А. Т. Кулаков, А. И. Модин / под ред. В. Г. Дажина. Набережные Челны: ОАО КАМАЗ, 1994. 215 с.Azamatov R. A., Dazhin V. G., Kulakov A. T., Modin A. I. Vosstanovlenie detalei avtomobilei KAMAZ [Restoration of parts of KAMAZ cars]; ed. by V. G. Dazhin. Naberezhnye Chelny, JSC KAMAZ, 1994. 215 p.Агеева Е. В., Агеев Е. В. Повышение качества ремонта и восстановление деталей современных транспортных систем // Известия Тульского государственного университета. Серия: Технические науки. 2011. Вып. № 3. С. 503–509.Ageeva E. V., Ageev E. V. Povyshenie kachestva remonta i vosstanovlenie detalei sovremennykh transportnykh sistem [Improving the quality of repair and restoration of parts of modern transport systems]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnicheskie nauki = Proceedings of Tula State University. Series: Technical Sciences, 2011, is. 3, no. 3, pp. 503–509.Технологические методы повышения долговечности деталей машин / Ю. А. Кузнецов, И. Н. Кравченко, А. А. Севрюков, М. А. Глинский // Технологии металлов. 2019. № 5. С. 34–40.Kuznetsov Yu. A., Kravchenko I. N., Sevryukov A. A., Glinsky M. A. Tekhnologicheskie metody povysheniya dolgovechnosti detalei mashin [Technological methods of increasing the durability of machine parts]. Tekhnologii metallov = Technologies of metals, 2019, no. 5, pp. 34–40.Каталог деталей и сборочных единиц КАМАЗ-65111 с двигателями уровня Евро-1, Евро-2, Евро-3 65111-3902001 КД. Набережные Челны: ОАО КАМАЗ, 2010.Katalog detalei i sborochnykh edinits KAMAZ-65111 s dvigatelyami urovnya Evro-1, Evro-2, Evro-3 65111-3902001 KD [Catalog of parts and assembly units of KAMAZ-65111 with Euro-1, Euro-2 engines, Euro-3 65111-3902001 CD]. Naberezhnye Chelny, JSC KAMAZ, 2010.Черноиванов В. И., Лялякин В. П., Литовченко Н. Н. Ресурсосберегающие восстановительно-упрочняющие технологии – основа вторичного производства деталей // Вестник Орловского государственного аграрного университета. Ремонт и организация технического сервиса. 2009. № 1. С. 2–5.Chernoivanov V. I., Lyalyakin V. P., Litovchenko N. N. Resursosberegayushchie vosstanovitel'no-uprochnyayushchie tekhnologii – osnova vtorichnogo proizvodstva detalei [Resourcesaving restorative and strengthening technologies – the basis of secondary production of machine parts]. Vestnik Orlovskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. Remont i organizatsiya tekhnicheskogo servisa = Bulletin of the Orel State Agrarian University. Repair and Organization of Technical Service, 2009, no. 1, pp. 2–5.Бондарев С. А. Совершенствование технологии восстановления коленчатых валов // Современные материалы, техника и технологии. 2016. № 2(5). С. 47–51.Bondarev S. A. Sovershenstvovanie tekhnologii vosstanovleniya kolenchatykh valov [Improving the technology of restoring crankshafts]. Sovremennye materialy, tekhnika i tekhnologii = Modern materials, equipment and technologies, 2016, no. 2(5), pp. 47–51.Тугушев Б. Ф. Мировая практика восстановления коленчатых валов // Восстановление и упрочнение деталей машин: межвузовский научный сборник. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. С. 69–85.Tugushev B. F. [The world practice of restoring crankshafts]. Vosstanovlenie i uprochnenie detalei mashin. Mezhvuzovskii nauchnyi sbornik [Restoration and strengthening of machine parts. Interuniversity scientific collection]. Saratov, Saratov St. Techn. Univ. Publ., 2001, pp. 69–85.Карбонитрирование улучшаемых сталей в пастах / В. И. Колмыков, В. М. Переверзев, А. А. Барабаш, С. Н. Савельев. Курск: Изд-во Курской гос. с/х акад., 2000. С. 67–72.Kolmykov V. I., Pereverzev V. M., Barabash A. A., Savelyev S. N. Karbonitrirovanie uluchshaemykh stalei v pastakh [Carbonitriding of improved steels in pastes]. Kursk, Kursk St. Agrarian Acad. Publ., 2000, pp. 67–72.Низкотемпературное цианирование конструкционных улучшаемых сталей в твердой среде / А. А. Барабаш, В. Н. Долженков, В. И. Колмыков, В. М. Переверзев, В. П. Пивовар. Курск: Изд-во Курской гос. с/х акад., 2000. С. 67–72.Barabash A. A., Dolzhenkov V. N., Kolmykov V. I., Pereverzev V. M., Pivovar V. P. Nizkotemperaturnoe tsianirovanie konstruktsionnykh uluchshaemykh stalei v tverdoi srede [Lowtemperature cyanidation of structural improved steels in a solid medium]. Kursk, Kursk St. Agrarian Acad. Publ., 2000, pp. 67–72.Разработка и исследование высокоактивной насыщенной среды для нитроцементации сталей при низких и высоких температурах / В. И. Колмыков, Н. Д. Тутов, А. А. Никулин [и др.] // Материалы и упрочняющие технологии – 2008: сборник материалов XV Российской научно-технической конференции с международным участием / Курск. гос. техн. ун-т; редкол.: В. Н. Гадалов (отв. ред.) [и др.]. Курск, 2008. С. 139–144.Kolmykov V. I., Tutov N. D., Nikulin A. A., eds. [Development and research of a highly active saturated medium for nitrocementation of steels at low and high temperatures]. Materialy i uprochnyayushchie tekhnologii – 2008. Sbornik materialov XV Rossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem [Materials and hardening technologies – 2008. Collection of materials of the XV Russian Scientific and technical conference with international participation]; ed. by V. N. Gadalov. Kursk, Kursk St. Technical Univ. Publ., 2008, pp. 139–144. (In Russ.)Прокошкин Д.А. Химико-термическая обработка металлов – карбонитрация. М.: Металлургия, 1984. 240 с.Prokoshkin D. A. Khimiko-termicheskaya obrabotka metallov – karbonitratsiya [Chemical and thermal treatment of metals – carbonitration]. Moscow, Metallurgy Publ., 1984. 240 p.Прженосил Б. Нитроцементация. М.: Металлургия, 1969. 212 с.Przhenosil B. Nitrotsementatsiya [Nitrocementation]. Moscow, Metallurgy Publ., 1969. 212 p.Колмыков В. И., Емельянов С. Г., Гараибе Н. С. Об эксплуатационных свойствах материалов с гетерофазными структурами // Материалы и упрочняющие технологии – 2010: сборник материалов XVII Российской научно-технической конференции с международным участием / Курск. гос. техн. ун-т; редкол.: В. Н. Гадалов (отв. ред.) [и др.]. Курск, 2010. С. 155–158.Kolmykov V. I., Emelyanov S. G., Garaibe N. S. [On the operational properties of materials with heterophase structures]. Materialy i uprochnyayushchie tekhnologii 2009. Sbornik materialov XVII Rossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem – 2010 [Materials and hardening technologies – 2010. Collection of materials of the XVI Russian scientific and technical conference with international participation]; ed. by V. N. Gadalov. Kursk, Kursk St. Technical Univ. Publ., 2010, pp. 155–158. (In Russ.)Диффузия углерода и азота через корку карбонитридов / В. И. Колмыков, Е. А. Рязанцев, Н. С. Гараибе [и др.] // Материалы и упрочняющие технологии – 2009: сборник материалов XVI Российской научно-технической конференции с международным участием / Курск. гос. техн. ун-т; редкол.: В. Н. Гадалов (отв. ред.) [и др.]. Курск, 2009. Ч. 2. С. 4–8.Kolmykov V. I., Ryazantsev E. A., Garaibe N. S., eds. [Diffusion of carbon and nitrogen through the crust of carbonitrides]. Materialy i uprochnyayushchie tekhnologii – 2009. Sbornik materialov XVI Rossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem [Materials and hardening technologies – 2009. Collection of materials of the XVII russian scientific and technical conference with international participation]; ed. by V. N. Gadalov. Kursk, Kursk St. Technical Univ. Publ., 2009, pp. 4–8. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.