способ изготовления поршня преимущественно двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРШНЯ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что сборную заготовку поршня с армирующим элементом, выполненную из материалов с коэффициентом линейного расширения одного порядка, нагревают до температуры штамповки, подвергают штамповке, совмещенной с заштамповкой армирующего элемента, а затем закалке и старению, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годного при упрощении способа, сборную заготовку подвергают штамповке при температуре закалки материала заготовки поршня, после чего непосредственно со штампа производят закалку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроительном производстве.

Известен способ изготовления поршня, заключающийся в том, что на заготовку поршня напрессовывают кольцедержатель, выполненный из материала с коэффициентом линейного расширения одного порядка. Сборную заготовку нагревают до температуры штамповки (470^оС для сплава АКЧ-1), помещают в открытый штамп и осуществляют горючую высадку головки армированной заготовки поршня. При высадке происходит заштамповка кольцедержателя и одновременное формообразование огневой камеры. После высадки производят термообработку по режимам, соответствующим марке сплава поршня. Отштампованную заготовку охлаждают на воздухе и производят закалку от 530^оС с последующим старением при 180-200^оС в течение 20 ч.

Как правило, после охлаждения поршня на воздухе образуется зазор между поршнем и кольцедержателем, который выбирают повторной высадкой в том же штампе.

Цель изобретения повысить выход годного при упрощении способа.

Цель достигается за счет того, что по предлагаемому способу в отличие от известного сборную заготовку подвергают штамповке при температуре закалки материала заготовки поршня, после чего непосредственно со штампа производят закалку.

В качестве алюминиевых сплавов при изготовлении поршня были проверены сплавы: АК4-1, АЛ 25, АК 12Д, АК 21.

Армирующий элемент, например накладка, может быть выполнен из стали 40Г 18ЮЭФ.

Изотермическую штамповку проводят при 480-530^оС со скоростью деформации 10^-1-10^-4 с^-1 до полного формообразования поршня, после чего непосредственно со штампа переносят в закалочный бак, в котором охлаждают до комнатной температуры. Старение проводят в течение 8-10 ч при 210^оС.

Изготовление поршней по предлагаемому способу дает возможность повысить выход годного до 100%

П р и м е р. Поршни штампуют из цилиндрических заготовок с центрирующим выступом из сплава АК 21 с содержанием кремня 22% Заготовку устанавливают в армирующую вставку из стали 40Г18ЮЗФ, центрируя ее с помощью выступа. Заготовку с армирующей вставкой нагревают в печи электросопротивления до 50010^оС. Эта температура является закалочной для применяемого сплава. Штамповку проводят на гидропрессе ДБ243 усилием 4 МН в штампе для изотермической штамповки.

Нагретую заготовку с армирующей вставкой устанавливают в предварительно смазанную матрицу штампа. Штамповку проводят в изотермических условиях при температурно-скоростных условиях, соответствующих режиму сверхпластичности сплава АК 21 (температура 50010^оС и скорость деформации 10^-2 с ^-1). Режим сверхпластичности применяют для заполнения материалом заготовки всех полостей армирующей накладки. Поршень формообразуют за один технологических переход, включающий штамповку заготовки предварительно смазанным пуансоном до оформления 30-50% внутренней полости поршня, промежуточную подмазку пуансона и штамповку поршня до полного оформления поковки. Количество подмазок определяется качеством смазки. После полного формообразования поршня его с помощью выталкивателя выталкивают из матрицы из сразу же переносят в закалочный бак с водой при 20-60^оС и охлаждают при интенсивном помешивании. Затем поршни старят при 375^оС в течение 8 ч.

Были проведены штамповки поршней с армирующими накладками по другим режимам. Для контроля результатов штамповки из поршней были вырезаны темплеты и проведен замер твердости материала заготовки. Результаты приведены в таблице.

Предлагаемый способ позволяет исключить трещинообразование поршней, получать поршень за один технологический переход, что обеспечивает получение качественных поршней с армирующим элементом, а также упростить технологический процесс их изготовления.