Способ получения канавок в заготовках поршневых колец Советский патент 1982 года по МПК B23P15/06 B23K28/02 

1

Изобретение относится к сварке и предназначено для получения канавок в поршневых кольцах поршневых машин, на- 1фимер поршней двигателей внутреннего сгсзрания.

Известен способ получения канавок, согласно которому в теле поршня предварительно растачивают канавку, размеры .которой превышает размеры заданной .канавки. После чего поршень нагревают до 200° С и производят напыление промежуточного слоя (подслоя) из алюминида никеля, затем на указанный подслой наносится основной слой из износостойкого материала до полного заполнения канавки. В качестве износостойкого материала используют, например, вержаве( сталь. После напыления протачивают канавку необходимых размеров l3Недостатками указанного способа являются низкая адгезионная прочность подслоя с основным металлом поршня и повьш/ённая трудоемкость процесса, связанная с предварительной расточкой канавки, напылением подслоя и слоя износостойкого материала и окончательной проточки канавки.

Известен также способ получения канавок в заготовках поршневых колец, согласно которому производят предварительный подогрев заготовки поршня до , плавление зоны канавки с введением легирующего материала и проточку канавки после охлаждения заготовки f Sj.

10

К недостаткам этого способа относят технологическую сложность, вызван- . ную необходимостью предвари1ельной 1Ц)оточкн канавки в теле поршня, и ниэкое качество сплавления наплавленного

ts упрочняющего слоя с метариалом поршня, присутствием непроваров, пор и других дефектов сварки.

Цель изобретения - снижение трудоемкости процесса и повьш:ение качества

30 канавок.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения канавок в заготовках поршневых колец плавление

389

производят на глубину 0,5-1,3 заданной канавки плазменной дугой при отношении скорости сварки к скорости подачи легирующего материала 0,75 - 1,85, причем в процессе проплавления заготовку охлаждают сжатым воздухом.

Способ получения канавок для поршневых колец осуществляют следующим образом.

Заготовку порщня подогревают и поддерживают температуру во время проиесса проплавления постоянной (с помощью обдувания сжатым воздухом), затем плазменной дугой проплавляют объем металла в збне будущей канавки и одновременно вводят легирующий материал, например никель. Затем поршень охлаждают и протачивают канавку заданных размеров. При этом проилавление зоны канавки в зависимости от диаметра порщня (размеров заданной канавки) осуществляют на глубину 0,5-1,3 глубины заданной канавки, а в качестве легирующих мате- риалов используют материалы переходной группы или их сплавы (никель, никельхром, алюминий-никель-хром и т.д.) Для того, чтобы обеспечить равномерное рас гфеделение легирующего материала в проплавленном слое подачу присадочной проволоки производят со скоростью,

VCB /Vnp-aTsr-f F/

где VCB скорость проплавления;

V - скорость подачи легирующей

г проволоки.

Предлагаемый способ упрочнения канавок порщней реализован при изготовлении алюминиевых порщней 0 150 и 210 мм для дизелей 6ЧН 15/18 и

94

6411 21/2J. При этом заготовки порщней предварительно нагровают до 2ООс. Затем в зоне канавки под первое компрессивное кольцо плазменной Дугой со ско-

ростью 13-О,5 м/ч проплавляют объем металла на глубину, равную 6,5 4- О,3 мм, что соответствует 1,1 от глубины канавки для порщней 0 150 мм и 0,8 от глубины канавки для порщней 0 210 мм.

Одновременно с проплавлением в сварочную ванну вводят легирующий материал (в виде проволоки Дб - NI ) со скоростью 14 м/ч, что соответствует отношениюVcg/V p 0,93. Для достиже-

ния одинаковой глубины проплавления

по длине окружности и перегрева материала заготовки температура заготовки порщня в процессе проплавления поддерживается постоянной (175 + 25 С). С

этой целью в процессе проплавления заготовка порщня охлаждается-сжатым воздухом с температурой 20-ЗО С. После охлаждения заготовки поршня перед проточной канавкой проводят металлографическое исследование полученного сплава.

Исследования показывают, что при проплавлении с вводом никеля структура проплавленного металла мелкозернистая, непровары отсутствуют. Количество пор

не превышает 0,2% от объема проплавленного материала. Переходная зона сплавления с основным металлом порщня плавно переходит из одной структуры в другую. Полученный таким образом сплав

имеет 8 - 9% никеля от веса проплавленного металла,

В таблице приведены результаты сравнения твердости поршневых сплавов АК-4 и АЛ-25 и наплавленного сплава.

Проплавленный

140-160 металл После проплавления зоны канавок заго товка порщня охлаждается до комнатной температуры и затем проводится проточка заданной канавки. Испытания поршней с упрочненными канавками на дизелях ЧН 15/18 и ЧН 21/21 показывают, что износ канавок уменьшается в 4-6 раз.

27 -ЗО Преимуществом способа упрочнения канавок для порщневых колец является повышение износостойкости поршневых канавок порщня в 4 - 6 раз, что значительно увеличивает моторесурс поршневой группы дизеля. Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа только на дизелях типа Ч-ЧН 15/18 - 1,3 1,5 млн. руб.

5897459«

Формула изобретения1,3 заданной глубины канавки ппаэменСпособ получения канавок в заготов-ки к скорости подачи пегирукйпего матеках поршневых колец, при котором произ-риала 0,75-1,25, причем в процессе

водят предварительйый подогрев заготов- $проплавленая заготовку охлаждают сжатым

I ки поршня до , плавление зоны ка-воздухом.

навки с введением легирующего матери-Источники информации,

ала и проточку канавки после охлажденияпринятые во внимание при экспертизе .

заготовки, отличающийся тем,1. Патент Великобритании

что, с целью снижения трудоемкости про- ю№ 132648О, кп. В 23 р 17/00, 1975. цесса и повьш1ения качества канавок,2. Патент США № ЗО14771,

плавление производят на глубину 0,5-кл. ЗО9-14, 1966.

ной дугой при отнсииенин скорости свар