СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОРШНЕЙ Российский патент 1999 года по МПК B23P6/02 B22D19/00 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к восстановлению поршней различных гидро- и пневмоприводов.

Известен способ восстановления поршней наплавкой, когда на цилиндрическую поверхность наплавляется слой металла с последующей проточкой [1]. К недостаткам способа относятся высокий уровень термических напряжений в наплавленном слое и зоне термического влияния, а также сложность технологии наплавки, обусловленную структурными превращениями в наплавленном слое.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ восстановления поршней методами газотермического напыления, заключающийся в нанесении покрытия на изношенную поверхность с последующей мехобработкой [2] . При напылении расплавления материала детали не происходит, поэтому способ более универсален, чем указанный выше. Однако во многих случаях качество при этом снижается. Причина в том, что на цилиндрических поверхностях большинства поршней выполняются кольцевые канавки для установки компрессионных и маслоотражательных колец. При нанесении покрытия по способу-прототипу на кромках переходов "цилиндрическая поверхность-канавка" и "цилиндрическая поверхность - торец" прочность сцепления покрытия с основой уменьшается за счет краевых напряжений в этих зонах. Если на гладкой поверхности при попадании на нее напыляемой частицы тепло отводится во все стороны, то на указанных выше кромках теплоотвод уменьшен из-за отсутствия с одной стороны массива детали. Это приводит к перегреву и увеличению внутренних напряжений в зоне кромки - краевых напряжений. Снижение по этой причине прочности сцепления не позволяет обеспечить стабильное качество восстанавливаемых деталей.

Задачей предлагаемого изобретения является восстановление поршней из различных материалов, имеющих цилиндрическую поверхность с кольцевыми канавками при обеспечении надежности детали за счет нанесения дополнительного технологического покрытия.

Для решения указанной задачи производят операции нанесения покрытия на изношенную поверхность и последующую мехобработку. От технического решения [2], принятого за прототип, способ отличается тем, что перед нанесением указанного выше основного покрытия по торцам поршня устанавливают технологические заглушки диаметром, равным диаметру цилиндрической поверхности, наносят технологическое покрытие, заполняющее кольцевые канавки, затем перед нанесением основного покрытия доводят данную поверхность, например, протачиванием до требуемого по этой операции диаметра, при этом твердость технологического покрытия ниже твердости основного покрытия.

После установки по торцам заглушек и заполнения канавок материалом технологического покрытия теплоотвод с поверхности поршня становится равномерным. Это исключает указанные выше краевые напряжения по кромкам канавок и торцев поршня.

Опыт показал, что материал технологического покрытия нужно брать более мягким и пластичным, чем материал основного слоя, для уменьшения возможности скалывания последнего при удалении мехобработкой технологического покрытия из кольцевых канавок.

Нужный перед нанесением основного покрытия диаметр поршня выбирается следующим образом. Во-первых, требуется обеспечить механическую прочность слоя основного покрытия. Для этого его толщина обычно составляет 0,4...1,5 мм в зависимости от условий работы и материала покрытия. Во-вторых, требуется снизить возможность скалывания основного покрытия и уменьшить трудоемкость при окончательной мехобработке. Для этого технологическое покрытие наносится с припуском 0,5. ..1,0 мм на сторону выше номинального диаметра поршня, а перед нанесением основного покрытия проточку технологического покрытия производят ступенчато:
- по участкам рабочей поверхности поршня до диаметра ниже номинального на 0,4...1,5 мм на сторону;
- по участкам над кольцевыми канавками и заглушками технологическое покрытие не удаляется.

Указанные отличия от прототипа позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

Пример конкретного выполнения.

Для восстановления чугунного поршня диаметром 80 мм, с тремя кольцевыми канавками шириной 3 мм, глубиной 4 мм и расстоянием 2-3 мм между ними были выполнены технологические операции по предлагаемому способу.

1. Установка по торцам технологических заглушек диаметром 79 мм и толщиной 5 мм.

2. Нанесение газотермическим методом технологического покрытия из бронзы до диаметра 81 мм с заполнением поршневых канавок.

3. Проточка поршня до диаметра 79 мм по участкам рабочей поверхности поршня.

4. Нанесение основного стального покрытия толщиной 1 мм на сторону.

5. Проточка цилиндрической поверхности на номинальный диаметр 80 мм, удаление технологического покрытия из поршневых канавок, торцовка поршня, снятие заглушек.

Восстановленный таким образом поршень был установлен в узел насоса и обеспечил его надежную работу.

Применение предложенного способа восстановления поршней обеспечивает надежность детали и универсальность метода.

Использованная литература
1. Наплавка поршней ДВС с электромагнитным перемешиванием сварочной ванны. Черныш В. П. , Матяш В.И. Сварка цветных металлов. - Киев. 1989, с. 47-49.

2. Газотермическое напыление композиционных порошков. А.Я. Кулик, Ю.С. Борисов, А.С. Мнухин, М.Д. Никитин. - Л.: Машиностроение, Ленингр.отделение, 1985, 199 с., ил.

Изобретение относится к машиностроению а именно к восстановлению поршней различных гидро- и пневмоприводов. Задачей изобретения является восстановление поршней из различных материалов с обеспечением надежности детали. Способ восстановления поршней включает помимо операций нанесения основного покрытия на изношенную поверхность и последующей механообработки следующие операции: по торцам поршня устанавливаются технологические заглушки диаметром, равным диаметру цилиндрической поверхности, предварительно наносят технологическое покрытие, заполняющее кольцевые канавки, поверхность протачивают до требуемого перед нанесением основного покрытия размера, при этом твердость технологического покрытия ниже твердости основного покрытия. Применение предложенного способа восстановления поршней обеспечивает надежность детали и универсальность метода. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ восстановления поршней, имеющих цилиндрическую поверхность с кольцевыми канавками, включающий нанесение основного покрытия на изношенную поверхность и последующую механическую обработку, отличающийся тем, что по торцам поршня устанавливают технологические заглушки диаметром, равным диаметру цилиндрической поверхности, и предварительно наносят технологическое покрытие, заполняющее кольцевые канавки, затем перед нанесением основного покрытия доводят данную поверхность до требуемого по данной операции диаметра, при этом твердость технологического покрытия выбирают ниже твердости основного покрытия. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диаметр поршня до требуемого размера доводят протачиванием его поверхности.