Способ изготовления толкателей клапанов

,ЯО 1397136 594 В ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Физико-технический институт АН БССР(56) Ульман И.Б. К вопросу об улучшении качества наплавки толкателей. Сб.: Повьппение надежности деталей машин, восстановленных механизированными способами наплавки. Уфа, 1973, с. 93-95.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОЛКАТЕЛЕЙ КЛАПАНОВ(57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и, в частности, к способу получения толкателей клапанов двигателей внутреннего сгорания с повьппенной эксплуатационной стойкостью. Цель - новьппение стойкости изделий за счет уплотнения наплавленного материала, Перед пластическим формообразованием на торец заготовки наплавляют слой чугуна с наружной выпуклой поверхностью, Максимальная высота слоя равна максимальной глубине утяжины при деформировании. Заготовку нагревают до 850950 С и деформируют торцовые участкизаготовки поперечно-клиновой прокаткой со степенью обжатия У= 1,6-1,8.Во гремя прокатки бобышки осаживаютв направлении продольной оси заготовки. Так как на торцы заготовкинаплавлен инородный материал с болеенизкими прочностными свойствами,утяжены заполняются чугуном, которыйизменяет свою форму от выпуклой доформы утяжены, Указанные режимы обеспечивают получение максимальныхразмеров утяжины на торцах и наилучшую проработку наплавленного чугуна.1 з.п. ф-лы, 7 ил. 1 табл.1 1397Изобретение относится к обработкеметаллов давлением, в частности к получению толкателей клапанов двигателей внутреннего сгорания с повьппенной эксплуатационной стойкостью, и 5может быть использовано при изготовлении деталей, работающих в условияхповышенного контактно-усталостногоизноса.Целью изобретения является повы"10шение стойкости получаемых изделийза счет уплотнения наплавленногочугуна.На фиг. 1 показана исходная за 15готовка с торцами, на которые наплавлены чугунные бобьппки; на фиг. 2 -заготовка после прокатки и осадки,на фиг. 3 - то же, после отрезки концевых отходов и профилирования .рабочей части; на Фиг, 4 - график зависимости механических свойств чугунаи стали от температуры обработки; нафиг. 5 - кривые деформационного упроцнения стали при различных темпе 25ратурах деформации; на фиг. 6. - график зависимости относительной величины утяжины (Ь/П) от температуры нагрева заготовки; на фиг. 7 - рабочийчертеж толкателя.Способ осуществляется следующимобразом,На торцы заготовки наплавляют чугунные выпуклые бобышки высотой Ьтак, чтобы выпуклость бобышки компенсировала утяжину, глубина котороймаксимальна в осевой части торца заготовки (фиг. 1). Затем заготовкунагревают до 850-950 С, подают в станпоперечно-клиновой прокатки и прокатывают концевые части заготовки со 40степенью обжатия д= 1,6-1,8, Приэтом вследствие особенностей пластического течения при поперечно-клиновой прокатке наружные слои заготовкиприобретают большее удлинение по срав 5нению с центральными, в результатечего на торцах заготовки образуетсяутяжина, Однако, поскольку на торцызаготовки наплавлен инородный материал чугун) с более низкими прочностными свойствами (66, стали в двараза выше 68 чугуна ), утяжины заполняются чугуном, который при затекании изменяет свою исходную форму отбобьппки до формы утяжины (Фиг. 2),Затем производится профилированиецентральной части заготовки в соответствии с размерами готового изде-.лия фиг. 3). 136 2В результате осуществления пластической деформации внутренние стенкидефектов (несплошности) контактируютмежду собой. При этом под действиемвысоких сдвигающих и нормальных напряжений и высокой температуры происходит взаимная диффузия и залечивание микро- и макропор, а также производится проработка литой дендритнойструктуры с образованием более равномерной мелкозернистой структурыдеформированного чугуна. Включенияграфита сферической формы дробятсяи вытягиваются в направлении деформации, что повьппает механические свойства чугуна,Чтобы близкие к свободной поверхности объемы чугуна имели более высокую плотность по сравнению с объемами, затекшими в утяжину, во времяпрокатки бобышки дополнительно осаживают, что обеспечивает течениечугуна в утяжину и уплотнение его.По окончании Формообразования центральной части и образования утяжиныторцовые участки заготовки обрезаютпрофилировочными ножами, которые придают торцам выпуклую Форму (Фиг, 3) .После обрезки концевых отходов остается выполнить операции традиционнойтехнологии: закалка рабочих торцови полировка.Для осуществления способа необходимо выбрать такой температурный интервал обработки, чтобы наплавленныйна торцы чугун был менее прочным,чем металл основы заготовки. В этомслучае из-за низкого сопротивлениядеформированию он не препятствует образованию утяжины и легче заполняетее.На Фиг. 4 показаны графики зависимости механических свойств стали 45и чугуна от температуры. Как видноиз графиков, максимальная пластичность чугуна реализуется в интервалетемператур 850-950 С. Аномальноеснижение пластичности чугуна при тем"пературе больше 950 С объясняетсямеязеренной коррозией, В то же времяпри этих температурах предел прочности стали в два раза выше, чем учугуна. Таким образом, в интервале температур 850-950 С сочетание механических свойств стали и чугуна наиболее предпочтительно с точки зрения заполнения утяжины чугуном и соответстнекно деформациоккой проработки последнего.Температура заготонки должка обеспечивать такие механические свойства стали, при которых образуется утяжи 5 на максимальной глубины (для наилучшей проработки структуры чугуна и увеличения поверхности контакта между сталью и чугуном),10На величину утяжины в значительной мере влияют реологические свойства материала. Так у деформационно-упрочняющихся материалов утяжина больше, чем у неупрочняющихся материалов за счет затрудненной деформации в осевой зоне вследствие упрочнения от накопленных деформаций, С этой точки зрения наиболее предпочтительным температурным интервалом деформации для углеродистых сталейоявляется 850-950 С. В этом интервале коэффициент деформационного упрочнения стали, который характеризуется углом наклона кривой упрочнекия к оси абсцисс, в три раза превышает аналогичную характеристику стали при 1100 С и вдвое - при 1000 С фиг, 5). При температуре ниже 850 С деформационное упрочнение настолько интенсивно (фиг, 5, кривая 1), что течение наружных слоев металла затрудняется и величина утяжины уменьшается.На величину утяжины при поперечно-клиновой прокатке, кроме темпера.туры деформации и механических; :свойств материалов, значительно влияет степень обжатия (отношение величины исходного диаметра заготовки к диаметру прокатанного торца О/Й).40 Установлено, что утяжина возрастает с увеличением степени обжатия до значений У = 1,6-1,8. При увеличении степени Обжатий довеличин более= 1,8 величина утя" жины остается на одном уровне. Кроме того, при очень больших степенях обжатий 4 1,8 процесс прокатки при выходе прокатываемого стержня на калибрующую поверхность клина становится неустойчивым, т.е. возможно проскальзывание заготовки и смятие ееторца,Характер изменения величины утяжины в зависимости от температурыдеформации и степени обжатия показанфар гиз чугуна при содержакки компонентов, Х: С 3-3,6; Нз. 1,5-4; Мп 0,2 -0,8; Р до 0,1, Б до 0,01. Затем биметаллические заготовки нагреваютдо 900 С и подают и прокатный стан,н котором осуществляют поперечкокликовую прокатку заготовки с различными степенями обжатия, после чего производят отрезку концевых отходов, Бо время прокатки бобышкиосаживают двумя пкенмотолкателями.Прокатку осуществляют на станеПЦ.Результаты испытаний гри различных темгературных и деформационныхрежимах сведены н таблицу,ПлотностьОтносиГлубика Режимобработки утяжины,мм=1,9 25-28 7,10 1,2 1,25 28-30 1,2 7,20 25-29 0,9 7,00 18-20 1,05 Пг 16-19 Как видно из таблиг , н интервале предлагаемых температурных и деформационных режимов Образуется каибольпая утяжика прк котОрой прОисходит более интенсивная иефор",иионная 64Таким образом, режимы Обработкинаходятся в пределах= 1,6-1,8,температура Т = 850-950 С (при этихтемпературно-деформациоккых характеристиках получается наибольшая утяжика и реализуется наилучшее соотношение механических свойств чугунаи стали), Это дает возможность получать наибольшие размеры утяжикы каторцах и наилучшую проработку каплавленного чугуна.,Кроме того, изделия, полученныепоперечко-клиновой прокаткой, имеютболее н.;соккй рурс работы вследствие возможно;.ти Осуществления Операции перетоиек капланлекного слоячугла так к=к у"яж 1 кч увеличиваеттолщину слоя н готовом изделии,.1 р и м е р, На торцы заготовкиФ 55 х 60 из стали 45 напланляют бобьппки1397136 5проработка чугуна, в результате чего увеличивается его плотность и износостойкость.Относительную износостойкость иэделия определяют в сравнении с изно 5 состойкостью толкателя, изготовленного по базовой технологии (с наплавкой чугуна), которую принимают за единицу, 10Выход за предлагаемые технологические режимы снижает показатели износостойкости в 1,2-1,3 раза. Формула изобретения 1, Способ изготовления толкателей клапанов двигателей внутреннего сгорания, включающий пластическое формообразование стальной заготовки, нагрев и наплавку из чугуна на торец заготовки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения стойкости изделий эа счет уплотнения наплавленного чугуна, наплавку слоя чугуна на торец заготовки осуществляют перед пластическим формообразованием, наружную поверхность наплавленного слоя формируют выпуклой с максимальной высотой слоя, равной максимальной глубине у гяжины при деформировании, нагрев заготовки осуществляют до 850-950 С, затем концевые участки заготовки деформируют поперечно-клиновой прокаткой со степенью обжатия д= 1,6-1,8.2. Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что в процессе поперечно-клиновой прокатки чугунный выпуклый слой осаживают в направлении продольной оси заготовки.Подписное Тираж 589 ВНИИПИ Государственнога коиитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва Ж, Раушская наб , ц. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор А,Иандорзаказ 2548/9 Составитель М.ТарлавскаяТехред И,Дидык Корректор Л.йбручар