Исследования, экспертиза и сравнение Коленвала Land Rover 3.0 diesel. Оригинал и CHV630 LR DVS.

Проводимые исследования (Содержание):

1. Определение химического состава стали (марка стали).

2. Метод изготовления.

3. Механическая обработка.

4. Галтели. Размер Шеек.

5. Закалка.

6. Глубина закалки. Измерение твердости шеек коленвала и внутренней его части (тело) по шкале Роквелла (HRC) (далее по тексту - HRC).

7. Испытание на разрыв (прочность).

8. Заключение.

9. Сравнительные фото Коленвала Оригинал и CHV630.

1. Химический состав (марка стали).

Определение химсостава осуществлялось по ГОСТ 18895-97 «Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа».

Проводилось по два исследования для получения среднего показателя. В двух разных лабораториях.

Сравнительная таблица содержания химических элементов.

* Допускается погрешность отклонения. Определяются средние показатели. При каждом исследовании незначительно могут отличаться. По содержанию элементов определяется наиболее близкая марка стали (наиболее близкий аналог).

Как видно из сравнительной таблицы, показатели химического состава коленвала CHV приближены к показателям Оригинального.

Во втором исследовании Оригинального и первом исследовании CHV630 показало одинаковую марку стали 30ГСЛ, определяемую согласно ГОСТ 977-88. В основном определяется по содержанию указанных первых пяти элементов -  C (углерод), Si (кремний), Mn (марганец), S (сера), P (фосфор).

Содержание углерода практически одинаково. Углерод обуславливает свойства стали, такие как - прочность, упругость износостойкость.

Для улучшения физических, химических, прочностных и технических свойств металлов их легируют, вводя в их состав различные легирующие элементы - кремний, хром, марганец, никель, вольфрам, ванадий, ниобий, титан и другие.

Как следует из сравнительной таблицы, оба вала содержат легирующие элементы улучшающие прочностные характеристики стали, средние показатели которых на одном уровне.

2. Метод изготовления.

Оба вала изготовлены Ковкой методом Штамповки. Существуют два способа: свободная ковка и штамповка. Последняя широко используется в автомобильной отрасли для изготовления деталей.

Штамповка - это технология металлообработки, получившая широкое распространение благодаря использованию в промышленности для придания формы и обработки металлических изделий. Деформируя металлические изделия с помощью специальных штампов, называемых пресс-формами, можно получать изделия различных форм и конструкций.

Штамповка является эффективным методом массового производства высокоточных и повторяющихся металлических деталей.

Сравнение можно увидеть на фото: 

3. Механическая обработка.

Механическая обработка коленвала многоэтапная и последовательна. Включает в себя такие процессы как:

• Разметка.
• Центрирование.
• Сверление по контуру, прорезка, черновая и чистовая обработка под шлифование, фрезерование плоскостей, шлифовка шатунных и коренных шеек.
• Термообработка (улучшение).
  
• Подрезка торцов и исправление центров.
• Фрезерование шпоночных пазов.
• Обработка остальных поверхностей: сверление смазочных отверстий, нарезание резьбы.
• Термообработка (поверхностная закалка коренных и шатунных шеек).
• Динамическая балансировка.

4. Галтели. Размер Шеек.

4.1. Галтель.

Предназначается для снижения концентрации напряжений в переходной зоне. 

На Оригинальном выполнены методом - проточка с упрочнением обкаткой роликом.

4.2. Размер шатунных и коренных шеек.

Измерили коренные и шатунные шейки Оригинала и CHV630:

5. Закалка шеек.

Оригинальный вал имеет закалку шеек Током Высокой Частоты.

Закалка шеек коленчатого вала током высокой частоты (ТВЧ) является наиболее распространенным методом упрочнения коленчатых валов двигателей. Закалка ТВЧ происходит в специальном индукторе. Переменный ток определенной частоты быстро нагревает поверхность детали, которая после быстрого охлаждения образует закаленный слой высокой твердости.

На картинке показано, как примерно это происходит.

На фото показаны следы закалки ТВЧ на Оригинальном и CHV630. Темные следы от нагрева токами высокой частоты.

6. Глубина закалки. Измерение твердости шеек коленвала и внутренней его части (тело) по шкале Роквелла (HRC).

6.1. Коренная шейка.

На фото представлены коренные шейки Оригинального и CHV в разрезе.

Можно сравнить равномерность и глубину закалки. Отмечены стрелками на фото.

Видно, что CHV630 имеет более равномерную и глубокую закалку.

Выполнили замер твердости на коренной шейке CHV630.

• В местах закалки, в зоне рабочей поверхности, твердость составляет от 54 до 58 единиц по шкале Роквелла (HRC).

• Видна равномерная твердость в теле всего изделия от 24 до 27 единиц.

• Имеет равномерную глубину закалки 8 миллиметров. 

6.2. Шатунная шейка.

На фото шатунные шейки Оригинального и CHV в разрезе. Можно сравнить равномерность и глубину закалки. Отмечены стрелками на фото.

Также, как и на коренной,  CHV630 имеет более равномерную закалку и на шатунной, чем на Оригинальном.

На элементе шатунной шейки CHV630, под увеличительным прибором, выполнили замер глубины закалки.

• Глубина закалки до 4-х миллиметров. 

Это второй элемент шатунной шейки CHV630 в другом срезе.

• По замерам твердости всего тела шейки также видны равномерные показатели твердости по шкале Роквелла (HRC) от 24 до 27 единиц.

• Исследование под увеличительными приборами этого элемента, показывает равномерную глубину закалки более 2 миллиметров.

7. Испытания на разрыв (прочность).

Из коленвалов Оригинального и CHV630 мы изготовили экспериментальные образцы для проведения испытания на разрыв (прочности) стали.

При испытании на разрыв образец помещают в специальные разрывные машины, где его растягивают до разрушения, то есть разрыва. Выглядит подобная процедура таким образом (см. фото).

Целью подобного испытания является определение прочности материала (стали). Прочность на разрыв - это способность материала сопротивляться разрушению. Т.е. определяется на сколько прочен материал.

Прочность на разрыв или предел прочности — это механическое напряжение, измеряемое в паскалях (МПа). Выше этого предела происходит разрушение материала. 

На фото представлены образцы, уже прошедшие испытания на разрыв.

Результат данного испытания следующий:

Расшифруем эти показатели.

• 941 МПа это 9 595.5 кгс / см2 (кгс - это килограмм сила). Т.е. разрушение экспериментального образца Оригинального вала произошло при воздействии силы 9,6 тонн на один см2.

• 974 МПа это 9 932.0 кгс / см2 (кгс - это килограмм сила). Т.е. разрушение экспериментального образца CHV630 произошло при воздействии силы 9,9 тонн на один см2.

8. Заключение.

1. Марка стали CHV630, соответствует мерке стали Оригинального вала.

2. Как и Оригинальный вал, CHV630 изготовлен методом ковки (кованный).

3. CHV630 имеет более аккуратную механическую обработку, чем Оригинал.

4. Галтели на CHV630 выполнены аналогичным методом, как на Оригинальном, не имеют задиров и забоин.

5. Размер Шеек (коренных и шатунных) на CHV630 не имеет расхождений, в пределах погрешности минус сотка (0,01) от круглого размера.

6. Закалка Шеек на CHV630 выполнена аналогичным методом, как на Оригинале - Током Высокой Частоты (ТВЧ).

7. CHV630 имеет более равномерную закалку, чем Оригинал, а на коренных шейках еще и более глубокую до 8 мм. Глубина закалки на шатунных шейках примерно одинаковая 2+ мм.

8. CHV630 имеет равномерную твердость по всему телу коленвала, что указывает на высокие показатели прочности.

9. Твердость шеек по шкале Роквелла (HRC) (в местах закалки) составляет от 54 до 58 единиц, что соответствует стандартам и ГОСТам, предъявляемым на коленчатые валы.

10. По показателям испытания на прочность, вал CHV630 преобладает. Т.е. прочность выше, чем у Оригинала.

Исходя из полученных данных, можно сделать однозначный вывод:

9. Сравнительные фото.