Способ термомеханической обработки поршневых колец из легированного чугуна

 

Изобретение относится к области машиностроения , а именно к производству поршневых агрегатов (компрессоров, насосов двигателей внутреннего сгорания и т.д.). Цель изобретения - повышение стойкости упругих характеристик поршневых колец. Алмазным выглаживанием при повышенной температуре стабилизируют структурное состояние поршневых колец из легированного чугуна . Упругость и стабильность поршневых колец обеспечивается термической обработкой на троостит отпуска. Термическая обработка включает закалку от 850°С в массе с последующим отпуском при 350°С в течение 2 ч. Режим алмазного выглаживания: радиус сферы наконечника 1,5 мм. Усилие прижима его к детали 150 Н, S 0,05 об/мм при 160-200°С. Благодаря этому снижается усилие пластического деформирования . 2 табл. i (Л to со QO 1 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3926849/31-27 (22) 11.07.85 (46) 30.03.87. Бюл. № 12 (71) Московский авиационный технологический институт им. К. Э. Циолковского (72) Л. А. Хворостухин, Л. И. Белых, Н. А. Быстрова, P. А. Ишмаков и В. А. Лукьянец (53) 621.923.77 (088.8) (56) Металловедение и термическая обработка металлов. 1982, № 11, с. 44 — 45. (54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ ИЗ

ЛЕГИРОВАННОГО ЧУГУНА (57) Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству

ÄÄSUÄÄ 1299773 А1 (511 4 В 24 В 39 00 С 21 D 7 00 поршневых агрегатов (компрессоров, насосов двигателей внутреннего сгорания и т.д.) ..

Цель изобретения — повышение стойкости упругих характеристик поршневых колец. Алмазным выглаживанием при повышенной температуре стабилизируют структурное состояние поршневых колец из легированного чугуна. Упругость и стабильность поршневых колец обеспечивается термической обработкой на троостит отпуска. Термическая обработка включает закалку от 850 С в массе с последующим отпуском при 350 С в течение 2 ч. Режим алмазного выглаживания: радиус сферы наконечника 1,5 мм. Усилие прижима его к детали 150 Н, S

0,05 об/мм при 160 — 200 С. Благодаря этому снижается усилие пластического дефор- а мирования. 2 табл.

1299773

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении поршневых колец из легированного чугуна.

Цель изобретения — повышение стой кости упругих характеристик поршневых колец.

Предлагаемый способ включает операции закалки, отпуска и пластической деформации внутренней поверхности алмазным вы- 10 глаживанием. Алмазное выглаживание проводят при температуре 160 — 200 С.

Пластическое деформирование внутренней поверхности поршневого кольца из закаленного и отпущенного легированного чугуна при температуре низкого отпуска приводит к формированию остаточных напряжений с повышенной термической устойчивостью против релаксации, что обеспечивает повышение стойкости упругих характеристик кольца. Упругие характеристики поршневого кольца зависят от уровня упругой деформации от исходной формы, определяемой остаточными напряжениями, до рабочей формы определяемой жесткими размерами ответной детали. Повышение устойчивости остаточных напряжений приводит к повышению стойкос- 25 ти упругих характеристик поршневого кольца

Температура пластического деформирования должна быть достаточной для того, чтобы интенсивно протекали процессы старения при деформации, и создания структуры, стабильной для работы при повышен- ЗО ных температурах, но не должна быть слишком высокой с тем, чтобы не происходило в большой мере разупрочнение структуры тростита отпуска в результате его распада и интенсивного уменьшения плотности дислокаций за счет процессов возврата и полигонизации при нагреве.

Повышение температуры облегчает протекание пластической деформации, способствует перераспределению опасных скоплений дислокаций, снижает концентрацию микрона- 4> пряжений, интенсифицирует процессы возврата и релаксации, формирует более устойчивую дислокационную структуру за счет аннигиляции неустойчивых при этой температуре и закрепления вновь образованных дислокаций атомами элементов распада 45 метастабильных фаз. Для легированных чугунов тепловая активация пластической деформации соответствует температурам выше

150 C

Чрезмерное повышение температуры приводит к разупрочнению троостита в резуль- 50 тате его дальнейшего превращения и интенсивного уменьшения плотности дислокаций за счет процессов возврата и полигонизации. Для поршневых колец максимальную температуру обработки не следует выбирать выше той, которая приведет к снижению уровня остаточных напряжений и упругости. В данном случае эта температура не нревьппает 200 С.

Таким образом, оптимальный темпера турный диапазон для пластической деформации поршневых колец с целью повышения стойкости их упругих характеристик соответствует 160 — 200 С, что подтверждается приведенными результатами испытаний (см. таблицу) .

Пример. Термическая обработка материала поршневых колец легированного чугуна марки ХНВ включает закалку от 850 С в масло с последующим отпуском при 350 С 2 ч (твердость после термообработки НВ 440; структура — троостит отпуска). После термообработки материала производится механическая обработка поршневых колец до окончательных размеров D = 50 мм, ширина !,5 мм, толщина 2,0 мм.

После закрепления колец в пакет на оправке проводят нагрев до 160 †2"-С индуктором и проводят алмазное выглаживание внутренней поверхности при этой температуре. Режим алмазного выглаживапия; радиус сферы алмазного наконечника 1,5 мм усилие прижима наконечника к детали 150 Н, продольная подача иа оборот детали 0,05 мм.

В таблице представлены результаты длительных испытаний нескольких партий поршневых колец, изготовленных различными способами стабилизации.

1. Стабилизация отжигом механически закрепленной исходной формы при 630 С 1 ч с охлаждением на воздухе.

2. Стабилизация накатной внутренней поверхности кольца роликами с усилием 1200 Н.

3. Стабилизация алмазным выглаживанием внутренней поверхности при комнатной температуре по следующему режиму: радиус сферы наконечника 1,5 мм, усилие прижима 150 Н, продольная подача

0,05 мм/об.

4. Стабилизация алмазным выглаживанием при 160 — 200 С по режиму п. 3 для диапазона типоразмеров: номинальный диаметр колец от 30 — 150 мм.

5. Стабилизация выглаживанием при

140 С по режиму п. 3, т е. ниже оптимального уровня.

6. Стабилизация выглаживанием при

220 С по режиму и. 3, т.е. выше оптимального уровня.

Для этого же способа стабилизации характерно наименьшее снижение упругости после длительной выдержки при 200 С.

Использование предлагаемого способа термомеханической стабилизации поршневых колец из легированного чугуна позволяет повысить стойкость упругих характеристик колец при повышенных температурах эксплуатации в 2,5 раза. При этом усилие пластического деформирования снижается в

8 раз.

Формулс изобретения

Способ термомеханической обработки поршневых колец из легированного чугуна, при котором осуществляют закалку, отпуск

1299773 кости упругих свойств поршневых колец в процессе эксплуатации колец, алмазное выглаживание проводят при температуре

160 — 200 С. и последующую поверхностную пластическую деформацию внутренней поверхности колец алмазным выглаживанием, отличающийся тем, что, с целью повышения стойОстаточные напряжения, МПа

Упругос.ть, Н выдержка, сут

1 10

100

Выдержка при 200 С

660

590

630

680

140

600

640

640

660

150

630

640

660

660

160

620

630

640

640

170

600

650

650

15

650

180

590

630

640

640

15

190

620

200

580

640

640

14

610

630

630

640

210

630

220

600

630

630

13

Выдержка при комнатной температуре (20 С) 680 670 620 16

680

140

660 640 15

660

660

150

660

660

660

160

640

640

640

640

170

640

650

650

15

650

180

640

640

640

15

640

190

640

640

640

640

200

620

14

630

640

640

210

600

610

630

13

630

220

ВНИИПИ Заказ 813/13 Тираж 716 Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород. ул. Проектная, 4

Температура при обработке

ППД после обработки ППД с нагревом после после выобработ- держки ки ППД 100 сут. с нагревом