ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F02F3/10 F16J1/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (далее ДВС).

Известен поршень ДВС, у которого все поверхности 1-й канавки с целью повышения износостойкости пары трения "поршень - 1-е поршневое кольцо" подвергнуты оксидированию. В заявке ФРГ 3801784 МПК F 02 F 3/10, публ. 27.07.89 г. описан поршень ДВС, у которого канавки для поршневых колец, в особенности их радиальные поверхности, покрыты износостойким покрытием, в том числе содержащим твердые смазки.

Недостатком указанных поршней ДВС является ухудшение отвода тепла от поршня и, как следствие, повышение температуры как в зоне трения, так и поршня в целом. Это связано с тем, что наносимые неметаллические покрытия, равно как и окислы металла, значительно хуже проводят тепло, чем металлы и представляют собой большое термическое сопротивление при отводе тепла от поршня.

В качестве прототипа принят поршень ДВС, описанный в заявке Великобритании 1146835, МПК F 16 J 1/02, публ. 26.03.69 г., содержащий выполненное на внешних участках поверхностей, подверженных наиболее интенсивному износу, упрочняющее покрытие, составляющее с поверхностью поршня единую формообразующую поверхность.

Недостатками данного поршня ДВС являются сложная технология производства, трудоемкость изготовления и значительные затраты, что обусловлено тем, что в заготовке поршня по технологии предусмотрено выполнение специальных углублений, в которые впоследствии помещается упрочняющее покрытие с последующей механической обработкой поверхности поршня. Либо в готовом поршне механическим путем выполняются специальные углубления, в которых затем размещается упрочняющее покрытие, с последующей механической обработкой с целью сопряжения его с поверхностью поршня заподлицо.

Решение технической задачи предполагает создание поршня ДВС, имеющего упрочненное покрытие с низким термическим сопротивлением, путем упрощения технологии с применением имеющихся высокотехнологичных приемов.

Сущность изобретения заключается в том, в поршне ДВС, содержащем выполненное на внешних участках поверхностей, подверженных наиболее интенсивному износу, упрочняющее покрытие, причем участки поверхности поршня с покрытием и без покрытия не выступают относительно друг друга, а составляют единую формообразующую поверхность, глубина внедрения покрытия составляет 0,1-40 мкм, при этом покрытие выполнено в виде отдельных пятен площадью 0,2-5 мм² и/или полос шириной 0,5-5 мм.

Требование, чтобы участки с покрытием и без него не выступали относительно друг друга, а составляли единую формообразующую поверхность, служит реализации той же цели, то есть минимальному уменьшению теплоотвода через трущиеся контактирующие участки. Последнее может быть достигнуто созданием покрытия, проникающего внутрь основного материала, такими как, например, микродуговое оксидирование или электроискровое легирование. В случае, когда покрытие одновременно развивается внутрь материала и нарастает поверх начальной поверхности возникает необходимость механической обработки, при которой снимается наросший поверхностный слой.

Изобретение поясняется чертежом, где
на фиг.1 представлен поршень, имеющий на канавках поршневых колец упрочняющее покрытие, сформированное с чередованием зон с покрытием и без него в виде отдельных пятен;
на фиг.2 показан поршень, имеющий на изнашиваемых участках поверхностей трения поршня прерывистое упрочняющее покрытие в виде узких полос (колец), чередующихся с кольцевыми зонами без покрытия;
на фиг.3 представлен поршень с упрочнением участка повышенного износа на юбке поршня в виде дискретных пятен;
на фиг. 4 изображен поршень, на юбке которого нанесено упрочняющее покрытие в виде узких полос, чередующихся с участками без покрытия.

Поршень ДВС содержит выполненное на внешних поверхностях, подверженных наиболее интенсивному износу (поршневых канавок 1 и юбке 2), упрочняющее покрытие 3 и 4. Названное покрытие 3 выполнено в виде отдельных пятен площадью 0,2-5 мм², заподлицо совмещенных с поверхностью поршня, при этом глубина внедрения покрытия в структуру материала поршня составляет 0,1-40 мкм. Упрочняющее покрытие 4 выполнено в виде, по крайней мере, одной сплошной и/или прерывистой, аксиально расположенной по отношению к оси поршня полосы шириной 0,5-5 мм.

На внешних участках поверхностей поршня, подверженных наиболее интенсивному износу, упрочняющее покрытие может быть выполнено в виде отдельных пятен и полос, которые могут чередоваться (не показано на чертеже).

Практическая реализация предлагаемой конструкции поршня ДВС позволяет повысить износостойкость поршня и поршневых колец двигателя и тем самым увеличить долговечность двигателя в целом.

Сущность изобретения: поршень двигателя внутреннего сгорания содержит выполненное на внешних участках поверхностей, подверженных наиболее интенсивному износу, упрочняющее покрытие, составляющее с поверхностью поршня единую формообразующую поверхность. Глубина внедрения покрытия составляет 0,1-40 мкм, при этом покрытие выполнено в виде сплошных и/или прерывистых полос шириной 0,5-5 мм и/или в виде отдельных пятен площадью 0,2-5 мм². Изобретение позволяет создать поршень ДВС, имеющий упрочняющее покрытие, с низким термическим сопротивлением. 4 ил.

Поршень двигателя внутреннего сгорания, содержащий выполненное на внешних участках поверхностей, подверженных наиболее интенсивному износу, упрочняющее покрытие, причем участки поверхности поршня с покрытием и без покрытия не выступают относительно друг друга, а составляют единую формообразующую поверхность, отличающийся тем, что глубина внедрения покрытия составляет 0,1-40 мкм, при этом покрытие выполнено в виде отдельных пятен площадью 0,2-5 мм² и/или полос шириной 0,5-5 мм.