Способ получения канавок в заготовках поршневых колец

 

Союз Советскик

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 89?459 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 04.01.77 (2 I ) 2438900/25-27 (51) M. Кд.

В 23 P. 15/06

В 23 К 28/02 с присоединением заявки J4

3Ьсударсааивй квинтет

СССР ао делан нзебретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.82. Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 17.01.82 (53) УДК621.791 .947 (088.8) (72) Авторы

А. Н. Шалай, М. Д. Никитин, Н. И. Захаров и А, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАНАВОК В ЗАГОТОВКАХ

ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ

Изобретение относится к сварке и предназначено для получения канавок в поршневых кольцах поршневых машин, например поршней двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ получения канавок, согласно которому в теле поршня предварительно растачивают канавку, размеры ,которой превышает размеры заданной ,канавки. После чего поршень нагревают до 200 С и производят напыление промежуточного слоя (подслоя) иэ алюминида никеля, затем на указанный подслой наносится основной слой из износостойкого материала до полного заполнения канавки. В качестве износостойкого материала используют, например, нержавек шую сталь. После напыления протачивают канавку необходимых размеров (lg.

Недостатками указанного способа являются низкая адгезионная прочность подслоя с основным металлом поршня и повьшГенная трудоемкость процесса, связанная с предварительной расточкой канавки, напылением подслоя и слоя иэносостойкого материала и окончательной проточки канавки.

Известен также способ получения канавок в заготовках поршневых колец, согласно которому производят предварительный подогрев заготовки поршня до

200 С, плавление зоны канавки с введе о нием легнруюшего материала и проточку канавки после охлаждения заготовки 2).

К недостаткам этого способа относят", технологическую сложность, вызван- . ную необходимостью предварительной проточки канавки в теле поршня, и ниэкое качество сплавления наплавленного упрочняющего слоя с, метариалом поршня, присутствием непроваров, пор и других дефектов сварки.

Цель изобретения - снижение трудоемкости процесса и повышение качества канавок.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу получения канавок в заготовках поршневых колец плавление

459

Сплав

Твердость

НВ при вердость сплавов

НВ при 300 С сплавов

20 С

125- 140

90- 100

18 — 19

26-27

Проплавленный металл

140 — 160

27 -30

После проплавления зоны канавок заго->О товка поршня охлаждается до комнатной температуры и затем проводится проточка заданной канавки.

Испытания поршней с упрочненными И канавками на дизелях ЧН 15/18 и

ЧН 21/21 показывают, нто износ канавок уменьшается в 4-6 раз.

3 897 производят на глубину 0,5-1,3 заданной канавки плазменной дугой при отношении скорости сварки к скорости подачи легирующего материала 0,75 — 1,85, причем в процессе проплавления заготовку охлаждают сжатым воздухом, Способ получения канавок для поршневых колец осуществляют следующим образом.

Заготовку поршня подогревают и поддерживают температуру во время процесса проплавления постоянной (с помошью обдувания сжатым воздухом), затем плазменной дугой проплавляют объем металла в збне будущей канавки и одновременно вводят легирующий материал, например никель. Затем поршень охлаждают и протачивают канавку заданных размеров.

При этом проплавление зоны канавки в зависимости от диаметра поршня (размеров заданной канавки) осуществляют на глубину 0,5 — 1,3 глубины заданной канавки, а в качестве легирующих материалов используют материалы переходной группы или их сплавы (никель, никельхром, алюминий-никель-хром и т.д.) Для того, чтобы обеспечить равномерное распределение легирующего материала в проплавленном слое подачу присадочной проволоки производят со скоростью се J Ygp =0,75 - 1, 26, где 7с>- скорость проплавления; — скорость подачи легирующей проволоки.

Предлагаемый способ упрочнения канавок поршней реализован при изготовлении алюминиевых поршней IP 150 и

210 мм для дизелей 6ЧН 15/18 и

1$

36

И

Ю

6Ч1I 21/23. При этом заготовки поршней предварительно нагревают до 200 С. Затем в зоне канавки под первое компрессивное кольцо плазменной дугой со скоростью 13-0,5 м/ч проплавляют объем металла на глубину, равную 6,5 + 0,3 мм, что соответствует 1,1 от глубины канавки для поршней ф 150 мм и 0,8 от глубины канавки для поршней ф 210 мм.

Одновременно с проплавлением в сварочную ванну вводят легирующий материал

Я.1 (в виде проволоки Д вЂ” g1 ) со скоростью 14 м/ч, что соответствует отношениюЧ /7п„= 0,93. Для достижения одинаковой глубины проплавления по алине окружности и перегрева материала заготовки температура загон,явки поршня в процессе проплавления поддеро живается постоянной (175 + 25 С). С этой целью в процессе проплавления заготовка поршня охлаждается сжатым возо духом с температурой 20-30 С. После охлаждения заготовки поршня перед проточной канавкой проводят металлографическое исследование полученного сплава.

Исследования показывают, что при проплавлении с вводом никеля структура проплавленного металла мелкозернистая, непровары отсутствуют. Количество пор не превышает 0,2% от объема проплавленного материала. Переходная зона сплавления с основным металлом поршня плавно переходит из одной структуры в другую. Полученный таким образом сплав имеет 8-9% никеля от веса проплавленного металла.

В таблице приведены результаты сравнения твердости поршневых сплавов AK-4 и АЛ-25 и наплавленного сплава.

Преимушеством способа упрочнения канавок для поршневых колец является повышение износостойкости поршневых канавок поршня в 4-6 раз, что значительно увеличивает моторесурс поршневой

I группы дизеля. Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа только на дизелях типа Ч-ЧН 15/18 — 1,3

1,5 млн. руб.

S 897459 4

Формула изобретения 1,3, заданной глубины канавки плазменной дугой при отношении скорости свар

Способ получения канавок в заготов- ки к скорости подачи легирукнпего матеках поршневых колец, при котором произ риала 0,75-1,25, причем в процессе водят предварительйый подогрев заготов- у проплавления заготовку охлаждают сжатым

I ки поршня до 200 С, плавление эоны ка- воздухом. навки с введением легирующего матери- Источники информации, ала и проточку канавки после охлаждения принятые во внимание при акспертизе заготовки, о т л и ч а ю ш и и с я тем, 1. Патент Великобритании что, с целью снижения. трудоемкости про- te % 1326480, кл. В 23 р 17/00, 1М5. цесса и повышения качества канавок, 2, Патент СШЛ % 3014771, плавление производят на глубину 0,5- кл. 309-14, 1966.

Составитель Л. Суханова

Редакжр М. Бандура Техред,З. Фанта Корректор Е. Рошко

Заказ 11818/17 Тираж 1150 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r Ужгород, ул, Проектная, 4