ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Руководители судостроительных проектов ОСК прошли обучение проектному управлению в РАНХиГС

Свыше 30 руководителей судостроительных проектов и строителей кораблей Объединенной судостроительной корпорации освоили двухдневную программу повышения квалификации «Практики проектного управления» в Президентской академии (РАНХиГС). Отработка управленческих решений шла на сквозном примере строительства судна — от начальных этапов до завершающих стадий его жизненного цикла. Ядром программ...

В Казани на Международном форуме Kazan Digital Week стартует финал «Битвы роботов»!

Сегодня, 31 октября, состоится финал четвёртого сезона международного чемпионата «Битва роботов», где определятся победители главного инженерного шоу года. Сильнейшие изобретатели из России, Китая, Индии, Бразилии и Эквадора сойдутся на арене, чтобы выяснить, чьи машины окажутся самыми прочными, быстрыми и технологичными. Призовой фонд составляет 6,6 млн руб. За главный приз чемпионата сраз...

Госдума приняла закон об аттракционах

Государственная Дума приняла во втором и третьем чтениях закон «Об аттракционах», разработанный депутатами «Единой России». Документ, подготовка которого велась более трех лет при активном участии Комитета Госдумы по промышленности и торговле под руководством Владимира Гутенева, впервые формирует единую федеральную правовую основу для регулирования отрасли. Закон устанавливает порядок регистрац...

Никита Стасишин: «За шесть лет по программе «Стимул» построено 67 млн кв. метров жилья»

Государственные меры поддержки застройщиков позволили ввести за последние 6 лет 67 млн квадратных метров жилья. Об этом заявил Никита Стасишин, замминистра строительства РФ на пленарной дискуссии «Жилье и инфраструктура» в рамках Отраслевого Дня Минстроя в НЦ «Россия». 22 октября 2026 года в Москве в Национальном центре «Россия» в рамках Отраслевого дня Минстроя России состоялась пленарная диск...

Ростех построил и оснастил областной родильный дом в Магадане: доля отечественного оборудования превысила 82%

Госкорпорация Ростех завершила строительство и оснащение областного родильного дома в Магадане. Новый центр площадью более 20 тыс. кв. метров на 80 стационарных мест объединит основные службы родовспоможения региона, ранее располагавшиеся в разных точках города. Теперь женщины смогут получать всю необходимую помощь во время беременности и родов в одном месте, а врачи — оперативнее действоват...

Сегодня завершается приём заявок на гранты для особо значимых проектов

Успейте подать заявку на гранты РФРИТ для особо значимых проектов (ОЗП) до 19:00 по мск сегодняшнего дня. Участвовать в отборе могут заказчики, которые дорабатывают и внедряют отечественные ИТ-решения для замещения зарубежного прoграммного oбеспечения. Отбор проходит по обновлённым правилам, утверждённым Правительством. Они предусматривают разные условия финансирования в зависимости от категори...

29 Июля 2011

Расширение возможностей и повышение качества промышленного изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания на имеющемся оборудовании.

Расширение возможностей и повышение качества промышленного изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания на имеющемся оборудовании.
 Спocoб изгoтoвления загoтoвoк пoршней двигателей внутреннегo cгорания c металлокерамичеcкими вcтавками
Споcоб изготовления заготовок поршней двигателей внутреннего cгорания c металлокерамичеcкими вcтавками

Авторы: Баранов Леонид Иванович, Белоуcов Игорь Яковлевич, Сапрыкин Анатолий Алекcандрович, Сивак Бориc Алекcандрович, Шляхина Надежда Арcентьевна

Изобретение относится к области получения композиционных деталей в металлургическом машиностроении с помощью литья, литья в кокиль, литья с кристаллизацией под давлением, а также тиксолитья и тиксоштамповки. В инструмент устанавливают предварительно изготовленную металлокерамическую вставку. Затем производят формование корпуса и юбки поршня. В результате обеспечиваются расширение возможностей промышленного изготовления таких поршней на имеющемся оборудовании и повышение качества. 3 ил.

Литье композиционных деталей позволяет создать местное упрочнение, повышенную износостойкость, повысить технологичность изготовления отливок и получить в них новые свойства.

Аналогом заявляемого способа является используемый при производстве композиционных поршней двигателей внутреннего сгорания (ДВС) способ, при котором канавки для поршневых колец выполнены во вставках из более твердых материалов - легированных сталей или чугуна. Для обеспечения прочной связи с основным материалом поршня такую вставку предварительно прогревают, алитируют и заливают металлом, образующим основное тело поршня, в штампе или в кокиле (см., например, «Специальные способы литья». Справочник./Под ред. В.А.Ефимова, М., Машиностроение, 1991 г., с.669).

Продукция, изготовленная таким образом, получила широкое распространение в промышленности. Однако в связи с прогрессом в автомобилестроении для повышения коэффициента полезного действия двигателей проводятся работы по применению в поршнях металлокерамических вставок.

Известны способы изготовления композиционных металлокерамических деталей методом литья с кристаллизацией под давлением, в том числе с пропиткой и соединением отдельных составляющих элементов в одно целое.

Прототипом заявляемого способа является способ изготовления композиционных деталей методом литья с кристаллизацией под давлением, включающий установку пористой керамической вставки в рабочую камеру, формующую поршень, заливку в эту камеру жидкого металла, пропитку пористой вставки расплавом и кристаллизацию металла под давлением (см., например, Т.Н.Липчин. «Получение заготовок поршней литьем с кристаллизацией под давлением», издательство Томского университета, Пермское отделение, 1991 г., с.117).

Недостатками прототипа являются:
  • - повышенное отфильтровывание крупных составляющих сплава и скопление их по границе с пропитываемым материалом вставки;
  • - появление довольно значительной буферной зоны - границы с собственным химическим составом, отличающимся и от состава основного материала заготовки и от состава вставки, пропитанной жидкой субстанцией, отличающейся по химическому составу от основного материала заготовки;
  • - изменение механических свойств пропитывающего материала на границе с пропитываемой вставкой, что приводит к эффекту отслоения вставки от основного материала детали, а при механических нагрузках именно в этой зоне происходит разрушение заготовки.

Техническим результатом предлагаемого способа изготовления заготовок поршней двигателей внутреннего сгорания с металлокерамическими вставками является устранение перечисленных выше недостатков за счет разделения операций по пропитке пористой керамической вставки расплавленным металлом и штамповке поршня в целом.

При этом на первом этапе производства поршня керамическую вставку предварительно изготавливают в отдельном штампе путем пропитки керамики расплавом металлов методом жидкой штамповки.

Такое предварительное приготовление металлокерамической вставки позволяет устранить нежелательную зону перехода от пропитывающего материала к керамике простой проточкой шайбы. Подбором пропитывающего материала достигаются повышенные механические свойства металлокерамической вставки. И, кроме того, отдельное приготовление металлокерамической вставки позволяет включить в нее другие элементы, улучшающие ее свойства, например ввести в нее нирезистовую вставку или вентиляционные кольца, позволяющие существенно улучшить работоспособность двигателя в целом. При этом появляется возможность применить ряд технических приемов, способствующих более прочному соединению вставки с металлом корпуса поршня, например выполнить углубления или глухие отверстия на торцевой поверхности вставки с обратной по отношению к юбке поршня конусностью боковых поверхностей, заполняющихся при операции штамповки поршня расплавом с образованием замковых соединений. На втором этапе производства поршня металлокерамическую вставку помещают в камеру, предназначенную для изготовления заготовки поршня, заполняют ее необходимым сплавом и изготавливают изделие известными способами: кокильным литьем, литьем под давлением, литьем с кристаллизацией расплава под давлением, тиксо- и реоштамповкой и др.

Технический результат предложенного способа достигается тем, что формование корпуса и юбки поршня осуществляют в инструменте в виде штампа для тиксо- или реоштамповки или в виде кокиля для кокильного литья или для литья под давлением, в который устанавливают предварительно изготовленную металлокерамическую вставку и производят формование корпуса и юбки поршня, при этом на торцевой поверхности вставок выполняют кольцевые углубления с обратной к юбке поршня конусностью боковых поверхностей, или на торцевой поверхности вставок выполняют глухие отверстия, а также в пористую керамическую вставку перед пропиткой ее расплавом устанавливают упрочняющие кольца.

Графические материалы по предложенному способу изготовления заготовок поршней двигателей внутреннего сгорания с металлокерамическими вставками представлены на фиг.1-3, где:
конструкция поршня с металлокерамической вставкой
- на фиг.1 приведена конструкция поршня с металлокерамической вставкой;
штамп для пропитки и сборки металлокерамической вставки
- на фиг.2 показан штамп для пропитки и сборки металлокерамической вставки;
штамп (кокиль) для формования поршня
- на фиг.3 изображен штамп (кокиль) для формования поршня.

Конструкция поршня двигателя внутреннего сгорания 1 с металлокерамической вставкой 2 представляет собой сборную единицу. В состав ее входит керамическая шайба 3, пропитанная металлом. Кроме того, в состав металлокерамической вставки 2 может входить нирезистовое кольцо 4 или другое (например, вентиляционное) кольцо, улучшающее работу поршня. Металлокерамическая вставка 2 соединяется с остальной частью поршня для большей надежности замковым соединением 5, представляющим собой кольцевые углубления или ряд глухих отверстий на ее торцевой поверхности с обратной по отношению к юбке поршня конусностью боковых поверхностей.

Штамп для формования металлокерамической вставки представляет собой устройство, включающее матрицу 6, пуансон 7 и выталкиватель 8. Он предназначен для пропитки керамической шайбы 3 жидким металлом с кристаллизацией его под давлением. Одновременно с этой операцией на вставке 2 могут быть отформованы специальные соединительные элементы 5 и включены во вставку элементы 4, которые улучшают работу вставки.

В связи с тем, что металлокерамическая вставка 2 пропитана жидким металлом и отформована заранее, встраивание ее в поршень 1 не вызывает особых затруднений при изготовлении поршня в целом. Поэтому поршень с металлокерамической вставкой может быть получен не только с помощью методов, обеспечивающих возможность пропитки керамики жидким металлом, но и обычными методами - кокильным литьем, литьем под давлением, тиксо- и реоштамповкой.

Осуществление способа рассмотрим на примере штамповки заготовки поршня 1 с металлокерамической вставкой 2.
  • 1. Размеры поршня - диаметр 140 мм; высота 150 мм.
  • 2. Размеры металлокерамической вставки - диаметр 140 мм; высота 20 мм.
  • 3. Материал поршня - алюминиевый сплав АК12М2МгН.
  • 4. Материал керамической вставки - стекловолокна кварцевого состава (оксид кремния).
  • 5. Температура расплава материала поршня - 720740°C.
  • 6. Температура керамической вставки перед пропиткой металлом - 850900°C.
  • 7. Температура штампа для штамповки металлокерамической вставки - 150180°C.
  • 8. Температура штампа для штамповки поршня - 180200°C.
  • 9. Температура металлокерамической вставки перед штамповкой поршня 500550°C.

Для изготовления металлокерамической вставки нагретую пористую керамическую шайбу 3 помещают в штамп для сборки металлокерамической вставки. При необходимости в этот штамп дополнительно устанавливают нирезистовое кольцо 4, предварительно алитированное. Затем заливают расплав, предназначенный для пропитки керамики. С помощью пуансона 7 к поверхности расплава прикладывают давление, при котором происходят пропитывание и кристаллизация жидкой части металлокерамической вставки. Выталкивание готового изделия производят толкателем 8. Механообработкой доводят размеры полученной вставки до заданной величины, в том числе выполняют замковые соединения, предназначенные для более прочного соединения с металлом основного поршня 1. Полученная металлокерамическая вставка 2 используется для дальнейшего формования заготовки поршня. Для этого ее повторно нагревают и помещают в матрицу 9 штампа для формования поршня с металлокерамической вставкой. При жидкой штамповке в эту же матрицу заливают определенное количество расплава основного материала поршня. При твердожидкой штамповке закладывают порцию рео- или тиксозаготовки. Затем производят окончательную штамповку заготовки поршня.

Таким образом, использование способа изготовления заготовок поршней двигателей внутреннего сгорания с металлокерамическими вставками позволяет:
  • - расширить возможность промышленного изготовления таких поршней на имеющемся в промышленности оборудовании;
  • - реализовать возможность изготовления таких поршней методами литья, кокильного литья, литья под давлением, тиксо- и реоштамповкой;
  • - получать заготовки поршней с более высоким качеством металлокерамической вставки;
  • - получать металлокерамические вставки повышенной сложности - с упрочняющими нирезистовыми и вентиляционными кольцами.

Кол-во просмотров: 21312
Яндекс.Метрика