Способ изготовления узла гильза-цилиндр

 

Изобретение относится к малогабаритным двигателям внутреннего сгорания без вращающегося коренного вала, в частности к узлу гильза-цилиндр. Технический результат - обеспечение стабильности теплопередачи гильз к блоку и исключение отслоения гильзы. Для этого в способе изготовления узла гильза-цилиндр, включающем получение заготовок блока цилиндров и гильз, расточку отверстий в цилиндрах под гильзы, установку в них гильз, причем перед установкой гильз в цилиндры на наружную поверхность гильз методом плазменного напыления наносят слой состава, слой состава имеет толщину 0,1-0,5 мм и состоит из Ni-Al-Cr с добавкой 4-10% Al₂O₃.

Изобретение относится к малогабаритным двигателям внутреннего сгорания, в частности к способам изготовления узла гильза-цилиндр.

Известны традиционные способы получения узла гильза-цилиндр, включающие получение заготовок блока цилиндров и гильз, расточку отверстий в цилиндрах под гильзы, установку в них гильз, отливку узла.

Наиболее близким способом к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ получения узла гильза-цилиндр, включающий получение заготовок (отливок) блока цилиндров и гильз, расточку отверстий в цилиндрах под гильзы, установку в них гильз, причем перед установкой гильз в цилиндры на наружную поверхность гильз методом напыления (плазменного) наносят слой [пат. США N 5598818, М.кл. F 02 B 77/02 (Н.кл. 123-193.2), опубл. 04.02.97 г. - прототип].

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе не обеспечивается стабильная теплопередача в узле гильза-блок из-за разных величин коэффициента линейного расширения материалов цилиндра и гильз (алюминий и чугун), происходит окисление алюминия, перегревание - ухудшается работа двигателя.

Технический результат - обеспечение стабильной теплопередачи от гильз к блоку и исключение отслоения гильзы.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе изготовления узла гильза-цилиндр, включающем получение заготовок (отливок) блока цилиндров и гильз, расточку отверстий в цилиндрах под гильзы, установку в них гильз, перед установкой гильз в цилиндры, на наружную поверхность гильз, методом напыления (плазменного) наносят слой, состоящий из Ni-Al-Cr с добавкой 4-10% Al₂O₃, при этом толщина определяется экспериментально и составляет от 0,1 до 0,5 мм.

Напылением слоя вышеуказанной системы на наружную поверхность гильзы, перед отливкой узла, обеспечивается стабильная теплопередача, не происходит отслоение гильзы.

При напылении состава слоем толщиной меньше 0,1 мм будут присутствовать оголенные места и сцепление уменьшится.

При напылении слоем толщиной больше 0,5 мм внутреннее напряжение увеличится, может произойти скалывание покрытия, растрескивание.

В случае добавления в систему меньше 4% Al₂O₃ увеличивается теплопередача, теплоизоляция уменьшается, а при добавлении Al₂O₃ больше 10% уменьшается сцепление.

Способ изготовления узла гильза-цилиндр, включает получение отливок детали "цилиндр" и чугунной гильзы. Таких деталей было отлито в количестве 33 заготовок на машине ЛПД N 8 из сплава АЛ-32.

Заготовки гильз отливали из специального чугуна с использованием разных вариантов подготовки поверхности, в частности механической обработкой.

На наружную поверхность гильз наносился специальный слой системы Ni-Al-Cr с добавкой 4%, 8% и 10% Al₂O₃ плазменным напылением с толщиной слоя 0,1; 0,3; 0,5 мм соответственно. Толщина слоя выбиралась экспериментально в зависимости от конструкции двигателя, результатов термоциклирования и длительных испытаний. После напыления гильзы подвергались термообработке для снятия внутреннего напряжения.

Подготовленные гильзы устанавливались в расточенные отверстия в цилиндрах, и отливался узел гильза-цилиндр.

Заготовки цилиндра также подвергались обработке перед отливкой, в частности обдувке электрокорундом.

Исследования показали, что после отливки обеспечивалась стабильная теплопередача и не происходило отслоение гильзы.

Далее проводили испытание образцов, оценку качества сцепления цилиндра с гильзой. Оценка проводилась по следующей методике.

Из отливки вырезался образец в продольном сечении по всей высоте заготовки, изготавливался микрошлиф, делался визуальный осмотр качества сцепления. После оценки образец разрезался на три равные части по высоте и снова осматривался. Далее на средних частях образцов проводились термоциклические испытания. Результаты испытаний показали отсутствие отслоения на образцах.

Дополнительно качество сцепления чугунной гильзы с корпусом цилиндра оценивали на кольцевых образцах, вырезанных из пяти отливок. При вырезке образцы не разрушались, отслоения при изготовлении микрошлифов по месту реза не наблюдалось.

Качество материала корпуса цилиндра и гильзы соответствовало литому состоянию сплавов.

Таким образом, при использовании способа изготовления узла гильза-цилиндр не происходит отслоения гильзы, т.е. наблюдается высокое качество сцепления и не происходит поломки двигателя.

Формула изобретения

Способ изготовления узла гильза-цилиндр, включающий получение заготовок (отливок) блока цилиндров и гильз, расточку отверстий в цилиндрах под гильзы, установку в них гильз, причем перед установкой гильз в цилиндры на наружную поверхность гильз методом напыления наносят слой, отличающийся тем, что слой имеет толщину 0,1 - 0,5 мм и состоит из Ni-Al-Cr с добавкой 4 - 10% Al₂O₃.