Патент на изобретение №2356707
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ КАНАВОК ПОРШНЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
(57) Реферат:
Использование: изобретение относится к области двигателестроения, а именно к технологии упрочнения канавок поршня методом искрового упрочнения, и может быть использовано для упрочнения канавок алюминиевых поршней двигателей внутреннего сгорания. Технический результат: повышение эксплуатационной надежности поршней. Способ упрочнения канавок поршня двигателя внутреннего сгорания осуществляют путем термического воздействия на локальную зону упрочняемой канавки поршня искровым разрядом, который формируют при атмосферном давлении с частотой импульсов 7 Гц и энергией искрового разряда 0,1 мДж. 2 табл.
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к технологии упрочнения канавок поршня методом искрового упрочнения, и может быть использовано для упрочнения канавок алюминиевых поршней двигателей внутреннего сгорания. Известен способ упрочнения канавок поршней, изготовленных из силуминов, заключающийся в том, что в месте будущей кольцевой канавки заготовки поршня изготавливают конусный паз, располагают в нем порошковый присадочный материал, на который воздействуют давлением с пропусканием сварочного тока через электрод. В результате происходит наплавление порошкового материала на торцевые поверхности канавки, вследствие чего происходит их упрочнение. Затем в наплавленном металле протачивают канавку для обеспечения необходимых геометрических размеров поршневой канавки [Авторское свидетельство СССР Известен способ упрочнения зон кольцевых канавок поршней сжатой дугой, при котором заготовку поршня двигателя внутреннего сгорания предварительно подогревают, расплавляют зону канавки сжатой дугой и в жидкую ванну расплавленного металла вводят легирующий металл в виде порошка, причем порошок подают в зону активного катодного пятна сжатой дуги. В результате на поверхности поршня образуется упрочненный слой, который снижает износ и разбивку поршневой канавки [Патент РФ Недостатками вышеописанных способов упрочнения поршневых канавок являются сложность химического состава легирующего компонента и соответственно его высокая стоимость. К тому же технология упрочнения связана с расплавлением материала, что обычно характеризуется низкой адгезией наплавляемого материала к подложке. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ упрочнения зон кольцевых канавок двигателя внутреннего сгорания методом электронно-лучевой наплавки в вакууме, при котором на упрочняемой зоне кольцевой канавки заготовки поршня производят расплавление электронным лучом в вакууме материала поршня с одновременным добавлением в расплавленный материал поршня присадочного материала. В качестве присадочного материала используют медь в количестве 1,5-2,0% от объема расплавленного материала поршня, необходимого для выполнения кольцевой канавки в упрочненной зоне, или нихром в количестве 3,5-4,0% от указанного объема. Поршень при этом выполняется из заэвтектического силумина [Патент Недостатками способа, выбранного в качестве прототипа, являются узкая область применения этого способа – обработке подвергаются только поршни, изготовленные из заэвтектического силумина. Кроме того, для реализации этого способа упрочнения необходима вакуумная камера, что безусловно существенно повышает стоимость процесса обработки. К тому же после нанесения упрочненного слоя возникает необходимость в дальнейшей механической обработке поверхности поршневой канавки, что приводит к повышенной трудоемкости осуществления этого способа. Задача изобретения: повышение моторесурса и эксплуатационной надежности поршней, изготовленных из алюминиевых сплавов, а также снижение трудоемкости осуществления способа. Поставленная задача достигается тем, что в способе упрочнения канавок поршня двигателя внутреннего сгорания, при котором осуществляют локальное воздействие на зону упрочняемой канавки поршня искровым разрядом, в газовой среде в отличие от прототипа искровой разряд формируют при атмосферном давлении с частотой импульсов 7 Гц а энергией искрового разряда 0,1 мДж. Толщина упрочненного слоя, формируемого методом искрового упрочнения, может составлять несколько сот микрометров (до 300 мкм), имеет высокую адгезию к подложке и характеризуется высокой твердостью – до 24 ГПа [Патент Пример конкретной реализации способа Упрочнение канавок проводят на поршне двигателя внутреннего сгорания ЭМ-100, диаметр которого составляет 42 мм. В качестве материала поршня используют алюминий марки АК5М7 по ГОСТ 1583-93. Предлагаемый способ упрочнения канавок поршня двигателя внутреннего сгорания реализуется с использованием установки искрового упрочнения, создающей на электродах искровой разряд с заданными параметрами. Поршень зафиксирован в патроне и вращается с постоянной скоростью относительно неподвижных электродов, которые располагаются в поршневых канавках. Технологические параметры: – межэлектродный зазор – 0,25-0,35 мм; – скорость вращения поршня относительно электрода – 1 об/мин; – рабочая среда – воздух; – энергия искрового разряда – 0,1 мДж; – частота импульсов – 7 Гц; – количество одновременно обрабатывающих электродов – 3; – материал электрода – АПВ 1,8. Результаты сравнительных исследований и испытаний на износ для однотипных поршней сведены соответственно в табл.1, табл.2. Как видно из табл.1, после 100 часов обработки канавки поршня методом искрового упрочнения можно сформировать слой, твердость которого в 18,5 раз выше, чем твердость необработанного образца. Как видно из табл.2, износ канавки поршня, обработанного методом искрового упрочнения, уменьшился в 6 раз по сравнению с необработанным образцом. Предложенный способ легирования зоны канавки алюминиевого поршня имеет по сравнению с существующими способами следующие преимущества: – высокая твердость (износостойкость); – высокая адгезия к подложке; – высокая технологичность способа.
Формула изобретения
Способ упрочнения канавок поршня двигателя внутреннего сгорания, при котором осуществляют локальное воздействие на зону упрочняемой канавки поршня искровым разрядом в газовой среде, отличающийся тем, что искровой разряд формируют при атмосферном давлении с частотой импульсов 7 Гц и энергией искрового разряда 0,1 мДж.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
585006, М. Кл2. В23К 11/06, 1978].
, ч