Способ изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на машиностроительных предприятиях. Цель изобретения - повышение качества и эксплуатационной надежности поршней, а также упрощение технологии процесса. Устанавливают цилиндрическую заготовку и кольцедержатель в матрицу штампа с упором кольцедержателя в фиксирующий бурт матрицы. Формируют внутреннюю полость поршня фигурным пуансоном. Кольцедержатель устанавливают на заготовку без зазора. Заготовку с установленным кольцедержателем устанавливают в матрицу с натягом наружной поверхности кольцедержателя по внутренней поверхности матрицы. Кольцедержатель оставляют неподвижным относительно матрицы в течении всего процесса формирования поршня. Штамповку производят за один технологический переход, совмещая формообразование внутренней полости поршня с высадкой головки и заштамповкой кольцедержателя. При этом исключается растрескивание и изгиб кольцедержателя во время процесса формообразования. 1 табл. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ÄÄSUÄÄ 1473898 (5D 4 В 21 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4287152/25-27 (22) 20.07.87 (46) 23.04.89. Бюл. № 15 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Е. Б. Фоломеев, С. С. Нечаев и В. Г. Трифонов (53) 621.73 (088.8) (56) Патент Beë и кобр ита ни и № 1044596, кл. В 21 ) 5/00, 1966. (54} СПО(ОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРШНЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано на машиностроительных предприятиях. Пель изобретения повышение качества и эксплуатацио.ill()lf надежности поршней, а также упрогцс ние технологии процес1

Изобретение относится к обработке метал1ов давлением и может использоваться в машиностроительном производстве при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение качества поршней и их эксплуатационной надеж= ности за счет исключения растрескивания и изгиба кольцедержателя при штамповке поршня, а также упрощение технологии изготовления поршней благодаря однопереходной штамповке при отсутствии необходимости осуществлять центровку кольцедержателя при штамповке.

На фиг. показана цилиндрическая заготовка поршня; на фиг. 2 — кольцедержатель; на фиг. 3 — штамп для изотермической штамповки поршня с установленной в матрице заготовкой с кольцедержателем; на фиг. 4 — заготовка при штамповке, начальный момент деформирования; са Устанавливают цилиндрическую заг(т ку и кольцедержатель в матрицу (н.г;) с упором кольцедержатсля в фнксн,) к:щий бурт матрицы. Формируют внутр(ннк к полость HopiLIHH фигурным пуансоном. К х)ь цедержатель устанавливают на заготовку к ( зазора. Заготовку с установленным колы((держателем устанавливают в матрицу « тягом наружной поверхности кольцсдсрж:)теля по внутренней повеpxHQCTè матрицl!.

Кольцедержатель оставляют нсподвиж)(ым относительно MBTpH(lb(в течение выжегo пр()цесса формирования поршня. Штамповк) производят за один технологический переход, совмешая формообразование внутренней полости поршня с высадкой головки и заштамповкой кольцедержателя. Прн этом исключается растрескивание и изгиб кольцедержателя во время процесса формообразования. 5 ил. 1 табл.

2 на фиг. 5 — то же, конечный момент штам повки.

Способ осуществляется следую(цим n()разом.

На цилиндрическую заготовку 1 устанавливают кольцедержатель 2. НагретуK) lo температуры штамповки заготовку 1 е кольцсдержателем 2 устанавливают в матрицу 3 с натягом между наружным днам«тром кольцедержателя и внутренним диаметром матрицы до упора кольцедержатсля в фиксирующий бурт 4 матрицы. Пуансоном 5 проводят деформацию заготовки 1. В процессе штамповки обеспечивают(я изотермические условия деформировання заготовки благодаря нагреву штампа по«рел«твом индукционного нагревателя 6. B начальный момент заготовка деформируется и ад ко. ) ьцедержателем и касается стенок матрицы, между ними возникает сила трения, к();()рая растет с увеличением плогцади h()f)1473898

3 такта деформируемой заготовки со стенками матрицы. Когда сила трения превысит усилие сжатия упругих элементов 7, поддерживающих матрицу 3, последняя начнет смещаться вниз, надвигаясь на выталкиватель 8. При этом происходит высадка головки поршня. После этого матрица своей нижней плоскостью упирается во фланцевую часть проставки 9. При дальнейшем ходе пуансона 5 вниз происходит окончательное оформление штампованной поковки поршня (фиг. 5). При поднятии пуансона 5 матрица 3 под действием упругих элементов 7 возвращается в исходное положение, а поковку выталкивают из матрицы 3 выталкивателем 8.

Установка заготовки с кольцедержателем в матрицу с натягом между наружной поверхностью кольцедержателя и внутренней поверхностью матрицы устраняет растрескивание кольцедержателя при деформировании заготовки, а также изгиб кольцедержателя из-за неравномерности течения металла при формировании внутренней полости поршня. Натяг выбирают из соотношения

l,0017< <1,0035, где Di — наружный диаметр кольцедержате

25 ля при температуре UlTBMlloBKH;

0 — внутренний диаметр матрицы при температуре штамповки.

При меньшем натяге не устраняются трещинообразование в кольцедержателе и изгиб его во время формообразования заготовки, при большем затрудняется установка заготовки с кольцедержателем в матрицу.

Установка кольцедержателя на цилиндрическую заготовку без зазора относительно матрицы штампа обеспечивает стабильное положение кольцедержателя на заготовке и устраняет неточное распределение объемов металла над кольцедержателем и под ним, что вместе с неподвижным положением кольцедержателя относительно матрицы во 40 время всего процесса штамповки обеспечивает стабильное положение кольцедержателя на деформируемой заготовке, Каждый в отдельности взятый отличительный признак способа не обеспечивает поставленной цели. На внешней поверхности поставленного в матрицу с натягом и перемещающегося во время формообразования относительно матрицы кольцедержателя появляются микротрещины и вырывы из-за схваТывания кольцедержателя со стенками матрицы. Если кольцедержатель не переме- 0 щается относительно матрицы во время штамповки, но установлен в матрице с зазором, то во время штамповки происходит растрескивание кольцедержателя из-за возникающих растягивающих напряжений. Без выполнения указанных условий и без перемещения матрицы совместно с кольцедержателем при высадке штамповка поршня с

4 кольцедержателем в один переход невозможна.

Пример. Поршни штампуют из цилиндрических заготовок из сплава АК12Д. Нирезистовые кольцедержатели 2 устанавливают на заготовки 1 без зазора с легким трением. Заготовки 1 с кольцедержателями

2 нагревают под штамповку в печи электросопротивления до 500+10 С. Штамповку проводят на гидропрессе ДБ 2436 усилием 4 МН в штампе для изотермической штамповки.

Соотношение О - для штампуемых поршО, ней приведено в таблице.

Нагретую заготовку 1 устанавливают в штамп до упора кольцедержателя 2 в фиксирующий бурт 4 матрицы 3. Штамповку проводят в изотермических условиях при

500+10 С за один технологический переход, включающий штамповку поршня до оформления 30 — 50О внутренней полости, промежуточную подмазку пуансона 5 и доштамповку поршня до полного оформления по.ковки. Количество подмазок определяется качеством смазки.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет исключить растрескивание и изгиб кольцедержателя во время процесса формообразования, обеспечить стабильное положение кольцедержателя на поковке, упростить технологический процесс и уменьшить количество необходимого инструмента, что обеспечивает получение качественных штампованных поковок поршней за один технологи ческий переход.

Формула изобретения

Способ изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания, включающий установку цилиндрической заготовки и кольцедержателя поршня в матрицу штампа до упора кольцедержателя в фиксирующий внутренний бурт матрицы и последующую объемную штамповку заготовки с формированием полости и высадкой головки поршня на окончательной стадии штамповки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и эксплуатационной надежности поршней, а также упрощения технологии их изготовления, установку кольцедержателя в матрицу производят с натягом между наружной поверхностью кольцедержателя и внутренней поверхностью матрицы, выбираемым из условия

1,0017« — 1,0035, Dz где D — наружный диаметр кольцедержателя при температуре штамповки;

D — внутренний диаметр матрицы при температуре штамповки заготовки, а объемную штамповку производят за один переход, перемещая матрицу в направлении штамповки совместно с неподвижным относительно нее кольцедержателем в процессе высадки головки поршня.!

473898

D,, мм D мм ?4

Пг

Поковка

Результат

115,65 115,65

1,0

115,85 115,65

1,0017

Cue 2

Фиг. 7 авиа. 3

116,02

116,05

116,11

115,65

115,65

115,65

1,00325

1,0035

1,004

Тр ещины на кольцедержат еле, из гиб кольцедержателя

Трещин нет на кольцедержателе, поковка качественная

Кольцедержатель установить на посадочное место не удалось

1473898

Составитель О. Корабельников

Редактор И. Шулла Техред И. Верес Корректор А. Обручар

За каз 1792/9 Тираж 573 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Г!роизводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101