СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРШНЕВОГО КОЛЬЦА ИЗ ЛЕГКОГО СПЛАВА Российский патент 1998 года по МПК F02F5/00 F16J9/00 

Изобретение относится к энергомашиностроению, конкретно к производству поршневых колец двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, насосов и других поршневых машин и агрегатов.

Известны способы изготовления поршневых колец, описанные в кн. В.П. Молдаванов, А.Р. Пикман, В.Х. Авербух "Производство поршневых колец двигателей внутреннего сгорания"; К. Энглиш "Поршневые кольца", т. 1, 2, М., 1962 г.; "Трение и теплопередача в поршневых кольцах ДВС". Справочное пособие под ред. Р. М. Петриченко, Изд-во ЛГТУ, 1990 г. В них описаны способы изготовления чугунных и стальных компрессионных и маслосгонных колец с покрытиями и без них.

Недостатками вышеприведенных способов является чрезвычайная сложность технологий изготовления их, относительно малая надежность в работе из-за свойств материала колец и покрытий и соответственно долговечность и эффективность их применения.

Известны также способы получения поршневых колец из легких сплавов, например, алюминиевых. Однако технология их изготовления аналогична описанной - К. Энглиш "Поршневые кольца", т. 1, с. 570, М., 1962 г., имеет те же недостатки и требует применения надежных антифрикционных и износостойких покрытий, т. к. применяющийся процесс покрытия хромом является экологически вредным и ненадежным.

За прототип принят традиционный способ изготовления поршневого кольца, описанный в кн. В.П. Молдованова, А.Р. Пикмана, В.Х. Авербуха "Производство поршневых колец двигателей внутреннего сгорания".

Согласно прототипу изготовление кольца включает ряд необходимых процессов: индивидуальная или маслотная отливка заготовок чугунных колец, последующая многооперационная сложная цепочка механической обработки (точение, шлифование, фрезерование) с термической обработкой, а также покрытие колец хромом, молибденом или металлокерамикой с приработочным покрытием - лужением или другим. Образование покрытий на поверхностях кольца в свою очередь является сложным и экологически вредным процессом.

Аналогичными недостатками обладает известный способ изготовления поршневых колец из стали и других материалов, описанный в той же книге.

При этом надежность покрытий, описанных в прототипе, достаточно низка из-за сколов, отслаивания, коррозии, а следовательно, и долговечность колец мала и их эффективность из-за больших износов и механических потерь в парах трения с сопряженными деталями (гильза, поршень).

Целью предлагаемого изобретения является упрощение технологии изготовления, повышение надежности и долговечности поршневых колец, эффективности их работы.

Задача изобретения - создание простого, экологически чистого способа изготовления легких, надежных и эффективных поршневых колец.

Поставленная задача решается следующим образом.

Cпособ изготовления поршневого кольца из легкого металла или сплава включает механическую обработку и образование износостойкого покрытия.

Согласно изобретению способ предусматривает изготовление поршневого кольца по его размерам в свободном состоянии методом штамповки из листа легкого металла или сплава, например, алюминия необходимой толщины. Это позволяет исключить многие традиционные процессы изготовления - заготовок, их обработки, механической и термической, а также применение вредных процессов создания покрытий на рабочих поверхностях колец, так как вместо традиционных процессов предлагается для образования износостойкого антифрикционного покрытия на поверхностях кольца использовать микродуговое оксидирование (МДО), в результате которого создается слой керамики (Al₂O₃) толщиной до 150 мкм, обладающий рядом преимуществ перед хромированием, молибденированием и другими, а именно:
- процесс МДО экологически чистый;
- обеспечивает высокую прочность покрытия и адгезию с основным металлом;
- покрытие имеет высокую твердость (до 2500 НВ) против ≈ 100 НВ для хрома;
- покрытие в парах трения с традиционными материалами имеет более низкий коэффициент трения;
- повышается коррозионная и эрозионная стойкость поршневого кольца;
- энергоемкость процесса изготовления таких колец значительно ниже, чем традиционных способов;
- ускоряется процесс изготовления предлагаемых колец.

Таким образом, предварительная оценка затрат на изготовление при традиционном способе и предлагаемым показывает их уменьшение в несколько раз. При этом снижаются эксплуатационные расходы на ремонты и горюче-смазочные материалы за счет применения надежных, долговечных и эффективных поршневых колец в двигателях типа СМД (4ЧН12/14).

Способ изготовления поршневого кольца из легкого сплава предназначен для производства поршневых колец двигателей внутреннего сгорания и т.п. Поршневое кольцо изготавливается по упрощенной технологии, заключающейся в получении заготовки кольца по его размерам в свободном состоянии методом штамповки и покрытии его поверхностей методом микродугового оксидирования. Изобретение упрощает технологию изготовления колец.

Способ изготовления поршневого кольца из легкого сплава, включающий механическую обработку и износостойкое покрытие, отличающийся тем, что в качестве механической обработки используют штамповку, износостойкое покрытие создают микродуговым оксидированием ее поверхности.