Способ изготовления поршня двигателя внутреннго сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 72267 19) 1 К 1/18, В 23 Р 15/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А телей внутреннего сгорания. Цель изобретения - улучшение качества готового изделия. Способ заключается в изготовлении пористой литой заготовки, получаемой в результате формирования пористых слоев: 1-й слой - днище - с пористостью 80 - 85%; 2-й слой - зона канавок под поршневые кольца - 70-75%; 3-й слой - юбка 60-65%, путем засыпки в пресс-форму нагретого порообразователя и последовательного уплотнения слоев, заливки алюминиевым сплавом и удаления порообразователя из отливки с помощью растворителя после ее затвердевания, Причем в слои перед уплотнением добавляется дисперсный накопитель; в 1-й и 2-й слои - оксид кремния (902) в количестве 4 - 6% от объема преобразователя слоя; в 3-й слой - графит - 5 - 7% от объема порообразователя слоя. Полученную отливку нагревают до 430 - 435 С и штампуют. 1 з,п.ф-лы, 1 табл,6 иниевого сплава, ее дальнейшую штамготовки поошня из алюмнагрев до 480 - 5000 С иповку,Этот поршень обладает достат сокими прочностными характери но также высокой теплопроводнос достаточной износостойкостью. К в силу специфики работы поршня, к личные его зоны подвергаются раз воздействиям, желательно иметь и обладающий повышенной жаропро и низкой теплопроводностью днищ канавок под поршневые кольца, а т вышенной износостойкостью юбоч ти,Цель изобретенишенной жаропрочно я - достижение повысти и низкой теплопроГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Уральский политехнический институтим, С.М, Кирова и Центральный научно-исследовательский институт по моторостроению Научно-производственного объединения "Двигатель"(56) Калпин Ю.Г., Бершман Г.Б и др, Изотермическая штамповка поршней из сплаваАЛ 25 - Кузнечно-штамповочное производство, 1979, М 2.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРШНЯДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к металлургии,в частности к производству поршней двигаИзобретение относится к металлургии, в частности к производству поршней двигателей внутреннего сгорания,Известны способы производства поршней методом штамповки нагретой литой заготовки из алюминиевого сплава,Поршни, изготовленные этими способами, обладают хорошими прочностными характеристиками, но также и высокой теплопроводностью, что нежелательно в силутого, что поршень работает при повышенных температурах; недостаточна также износостойкость юбки поршней,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления поршня двигателя внутреннего .сгорания, включающий получение литой заочно выстиками, тью и не- тому же, огда разного рода оршень, чностью а и зоны акже поной часводности днища поршня и зоны канавок под днища заготовки поршня; 2-й слой - на выпоршневые кольца, повышенной износо- соту, равную высоте зоны канавок под порстойкости юбки. шневые кольца заготовки; 3-й слой - науказанная цель достигается тем, что ли- высоту, равную высоте юбочной части заготую заготовку поршня изготавливают пори товки поршня. Каждый слой после засыпкистой с послойной дифференцированной уплотняют до достижения заданной порипористостью: 1-й слой - днище - с пористо- стости, 1-й и 2-й слои порообразователя состью 80 - 85, 2-й слой - зона канавок под держат оксид кремния, 3-й слой - графит.поршневые кольца - с пористостью 70- Высоты слоев порообразователя и величи 753-й слой - юбка - с пористостью 60 - 10 ны давления прессования порообразовате 65" ля рассчитывают, исходя из конструктивныхФормирование пористых слоев осуще- размеров поршня и заданной пористостиствляется путем послойной (в 3 слоя) засып- зон заготовки поршня,пресс-форму нагретого Затем в пресс-форму вливают нагретыйпорообразователя, последовательного уп до 750 С алюминиевый сплав, содержащийлотнения слоев, заливки алюминиевым 23 фкремния, После затвердевания и охсплавом и удаления порообразователя из лаждения отливку извлекают из формы иотливки с помощью растворителя после ее подвергают экстрагированию - удалениюзатвердевания, Причем в слои порообразо- порообразователя с помощью растворителявателя перед уплотнением добавляют дис (горячей воды).персный наполнитель: в 1-й и 2-й слои, Полученную пористую заготовку нагреформирующие соответственно днище пор- вают до 434 С, помещают в матрицу и подшня и зону канавок под поршневые коль- вергают штамповке, в результате которойца, - оксид кремния 302 в количестве закрываютсяпоры - получаютпоршеньдви 4 - 6 об, ,; в 3-й слой, формирующий юбоч гателя внутреннего сгорания. Из зон поршную часть - графит в количестве 5 - 7 об ня вырезают образцы и подвергаютПолученную пористую заготовку нагре- испытаниям.вают до 430 - 435 С (при температуре свыше Свойства поршня представлены в таб 427 С высококремнистый алюминиевый лице. Для сравнения в этой же таблицесплав приобретает сверхпластичность, что 30 представлены свойства поршня, изготовобъясняют коагуляцией кремния), помеща- ленного по способу-прототипу.ют в матрицу и штампуют. Днище поршня и зона канавок под порИзобретение позволяет значительно шневые кольца приобретают высокую жаулучшить эксплуатационные характеристи- ропрочность и низкую теплопроводность,ки поршня; тем самым повышаются надеж что объясняется следующим, Во-первых, выность работы поршня и срок его службы, сокая пористость заготовки обуславливаетПопредлагаемомуспособуизготовлены наличие развитой поверхности металла, напоршни с различной пористостью зон.заго- которой при нагреве перед штамповкой обтовки и различным содержанием наполни- разуется пленка А 120 з, способствующая потеля в порообразователе,Для изготовления 40 вышению жаропрочности и снижениюзаготовок поршней используют порообра- теплопроводности (температура плавлениязователь фракции 50-200 мкм, АЬОз - 2500 С, коэффициент теплопроводКаждый поршень получают следующим ности - 30 Вт/м К; для сравнения эти жеобразом. величины для алюминиевого сплава соотПорообразователь засыпают в 2 поддо ветственно равны приблизительно 600 на, в один из которых добавляют оксид 620 С и 140 - 150 Вт/м К). Во-вторых,кремния 5102 фракции 50 - 80 мкм к количе- большая пористость и малый размер порстве 5;/ в другой - графит фракции (50 - 200 мкм) обуславливают малые толщи 50 - 80 мкм в количестве 6(для поршня, ны стенок металлического каркаса и вследимеющего пористость 1-й, 2-й и 3-й зон за ствие этого малый размер зерен кремнияготовки 80,70 и 60 соответственно, содер- (1/4 размера пор, т,е. 15 - 50 мкм), содержажание наполнителей варьируют: Я Ог - в щегося в сплаве в количестве 20 - 25;4, что.интервале 2-8 , графита - в интервале 3 - также способствует повышению прочности9, тщательно перемешивают содержимое указанных зон, В-третьих, повышениюподдонов. Оба поддона помещают в печь и 55 прочности и снижению теплопроводностинагревают их содержимое до 600 С, снова способствуют частицы оксида кремния разперемешивают и доводят нагрев до 650 С, мерами 50 - 80 мкм, которые перед заливкойЗатем нагретый порообразователь с на- металлом находятся в порообразователе, аполнителем засыпают послойно в пресс- послеудаления последнегоизотливкиостаформу: 1-й слой - на высоту, равную высоте ются в металле (температура плавления и1722677 ошень изготовленный по предлагаемому способ Порюень,зготовленный по пособурототипуЗаказ 1020 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 1 коэффициент теппопроводности оксида кремния составляют соответственно 1710 С и 2 Вт/м К,Графит, добавляемый в слой порообразователя, формирующий юбку поршня, после заливки металлом остается в нем и действует как смазка. В результате эта часть поршня, работающая в условиях интенсивного трения, приобретает высокие антифрикционные свойства.Формула изобретения 1. Способ изготовления поршня двигателя внутреннего сгорания иэ алюминиевых сплавов, заключающийся в изготовлении литой заготовки, ее нагреве и последующей штамповке, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества готового изделия, литую заготовку изготавливают с послойной дифференцированной пористостью, а именно; 1 слой - днище - с пористостью 80 - 85 о, 2 слой - зона канавок под поршневые кольца - 70-7507(э, 3 слой - юбка поршня - 60 - 6507 ь, причем нагрев по ристой заготовки под штамповку осуществляют до 430-435 С,2. Способ поп 1, отличающийсятем, что пористые слои заготовки формируют путем поочередной засыпки и уплотне ния в пресс-форме нагретогопорообразователя каждого иэ слоев, которые затем заливают алюминиевым сплавом и удаляют порообразователь из отливки после ее затвердевания, причем первый и вто рой слои порообразователя содержатдисперсный оксид кремния Я 02 в количестве 4 - 6 об,ор от порообразователя каждого СЛОЯ, трЕтИй СЛОЙ - ГрафИт 5-7 Об,о 7 Ь От ПО- рообразователя слоя.ю