СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ Российский патент 1997 года по МПК B22F5/02 

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления поршневых колец.

В технологии порошковой металлургии известен способ изготовления деталей с отверстиями V и VII степени сложности или фильтров, заключающийся в засыпке шихты порошков в матрицу, ее холодном прессовании дискретными усилиями, например за счет автономного перемещения различных пресс-элементов, извлечении заготовки из матрицы, спекания.

Наиболее близким, взятым за прототип к предлагаемому способу, является способ изготовления поршневых колец. Способ включает засыпку шихты порошков в матрицу, холодное прессование, извлечение заготовки из матрицы, ее спекание с последующим вторичным холодным прессованием, формированием замка путем разрезания порошковой заготовки в любом сечении, ее термофиксирование на оправке, окончательную механическую обработку по торцам, наружной и внутренней поверхностям.

Недостатком этого способа являются технологические трудности изготовления поршневых колец, связанные с невозможностью их изготовления с разной плотностью по объему, что исключает изготовление поршневых колец с заданной эпюрой упругих сил, оказывающей влияние на износ пары поршневое кольцо - цилиндр.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи изготовления порошковых поршневых колец с эпюрой радиальных упругих сил, обеспечивающей минимальный износ пары поршневое кольцо цилиндр.

В технике известны способы изготовления порошковых поршневых колец, а также способы холодного прессования порошков дискретными усилиями, например, для обеспечения одинаковой плотности по объему прессуемой порошковой заготовки.

В предлагаемом способе изготовления поршневых колец образование замка осуществляют разрезанием спеченной порошковой заготовки в сечении, определяемом с учетом созданного в процессе холодного прессования градиента плотности порошкового материала, что влияет на эпюру радиальных упругих сил и при определенном ее виде приводит к уменьшению износа пары поршневое кольцо - цилиндр. Таким образом, сравнивая заявляемый способ с прототипом можно сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

При изучении других технических решений не обнаружено применение метода выбора места разрезания порошковой заготовки с учетом градиента плотности порошкового материала. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Известно, что поршневые кольца используются как при изготовлении двигателей внутреннего сгорания, так и при их ремонте. Потребность в кольцах возрастает с каждым годом. В настоящее время следует ожидать увеличения потребления поршневых колец при ремонтах двигателей автомобилей.

Регулируя плотности отдельных объемов порошкового материала, а также выбирая место разрезания спеченного кольца, можно уменьшить износ пары поршневое кольцо цилиндр, применяя предлагаемый способ изготовления.

Следовательно предлагаемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Пример. Изготовление порошковых поршневых колец по предлагаемому способу осуществляли в лаборатории Волго-донского филиала Новочеркасского политехнического института. Предварительно приготовленную шихту порошков, состоящую из железного порошка с добавками 1,3% графита, 2% меди, и 3,5% стеарата цинка, засыпали в матрицу. С использованием гидравлического пресса марки П-125 проводили холодное прессование шихты путем уплотнения ее отдельных объемов дискретными усилиями. Давление прессования составляло 700 МПа. Извлекали из матрицы порошковую заготовку и спекали ее при температуре 1100^oC в течение 1,5 ч. Разрезали спеченную заготовку поршневого кольца в сечении, определяемом с учетом градиента плотности порошкового материала, и термофиксировали кольца нагревом на вставке при температуре 600^oC в течение 1,5 ч. Окончательно обрабатывали механическим способом плоскости и наружную и внутреннюю цилиндрические поверхности.

Технический эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в увеличении срока службы колец благодаря более равномерному износу пары поршневое кольцо цилиндр вследствие изготовления колец с требуемой эпюрой радиальных упругих сил.

Использование: в области порошковой металлургии для изготовления поршневых колец. Сущность изобретения: шихту, состоящую из железного порошка с добавками 1,3% графита, 2% меди и 3,5% стеарата цинка, прессуют путем уплотнения ее отдельных объемов дискретными усилиями при давлении 700 МПа, заготовку спекают при температуре 1100^oC в течение 1,5 ч, затем спеченную заготовку разрезают в сечении, определяемом с учетом градиента плотности порошкового материла, и термофиксируют кольца нагревом на вставке при температуре 600^oC в течение 1,5 ч с последующей механической обработкой.

Способ изготовления поршневых колец, включающий холодное прессование шихты путем дискретного приложения усилия, извлечение заготовки, ее спекание, формирование замка путем разрезания заготовки, термофиксирование, окончательную механическую обработку, отличающийся тем, что разрезание заготовки осуществляют в сечении, определяемом с учетом градиента плотности порошкового материала.