Спосіб виготовлення поршневих кілець

МІЖ6 В 22 F 3/26 СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ ПОРШНЕВИХ КІЛЕЦЬ Винахід відноситься до порошкової металургії , а саме до способу виютовлення поршневих кілець, які застосовуються у двигунах внутрішнього згорання автомобілів, мотоциклів, компресорних установках та гідросистемах. Відомий спосіб виготовлення заготівлі поршневих кілець для ДВС засобом лиття з сірих чавунів, який включає відливку заготівлі у земляні форми, обрубку литників, вилучення земельного пригару, вилучення литтєвого припуску попередньою обточкою діаметрів заготівлі до розміру маслот або стрижнів (для малих кілець ще і свердління отворів) та термообробку на задану структуру (см, наприклад, ДГСТ 621-87, ОСТ 37.001. 448-87). До недоліків відомого способу слідує віднести сильне забруднення навколишньої середи, значні витрати енергоресурсів, низька продуктивність, а також те, що поршневі кільця, одержувані даним способом, недостатньо зносостійкосні, теплостійкосні, погано прироблюються до гільзи циліндра, а також мають великий відсоток браку по раковинам та іншим дефектам литтєвого виробництва. Крім того, працеємність виготовлення литтєвим засобом заготівлі поршневих кілець в декілька разів вище, ніж їхнє отримання засобом порошкової металургії. Найбільш близьким по технічній суттєвості до способу, який пропонується, є відомий спосіб отримання металокерамічних поршневих кілець засобом порошкової металургії, який включає приготування шихти у вигляді суміші вхідних порошкових компонентів на залізографітової основі з антифрикціонними додатками, її пресування під тиском 630... 680 МЛА до пористості 15... 17%, спікання у захисному середовищі - середовищі водню у контейнерах з засипкою глиноземом з бігом часу 2,5 години при температурі 1160°С з наступним допресуванням при тиску 1080 МЛА до пористості 7% (см, наприклад, стаття Федорченко І. М., Чайка Б. І., Невельштейн Я. Г., Шафоренко М. А., Барбанель Я. Є. "Сравнительные испытания металлокерамических поршневых колец на тракторном двигателе" у журналі "Порошковая металлургия1', № 5, М., 1964, с.92-97). Фізикомеханічні властивості одержуваного матеріалу у результаті проведення експериментальних досліджень показали підвищену у 2-4 разу зносостійкість, на 1020% понижену зносоздібність по відношенню до контратілу у порівнянні з чавунними, а також гарні експлуатаційні властивості по відношенню витрати картерного мастила, економії пального та потужності двигуна. Загальними ознаками прототипу та способу виготовлення поршневих кілець, що заявляється, € приготування шихти у вигляді суміші вхідних порошкових компонентів на залізографітової основі з антифрикціонними додатками, її пресування під тиском, спікання у захисному середовищі і допресування заготівлі з наступною термообробкою. До недоліків відомого способу слідує віднести відсутність повної механічної обробки заготівлі до остаточних, геометричних розмірів поршневого кільця, внаслідок чого радіальний просвіт між металокерамічними кільцами та гільзою циліндру виходить за межі вимогів ДГСТУ, що приводить до збільшення часу приробітку кілець по гільзі, збільшенню витрати матеріалів, які змащують, і до втрати розміру теплового зазору замка поршневого кільця. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу виготовлення поршневих кілець шляхом доповнювання операцією повної механічної обробки заготівлі до остаточних геометричних розмірів поршневого кільця, а також за рахунок запропонованого складу суміші вхідних порошкових компонентів та їхнього співвідношення, у цілому досягається 'отримання точної геометричної форми поршневого кільця, який володіє підвищеною зносостійкістю, пружністю та теплостійкістю, пониженим коефіцієнтом тертя, що призводить до винятку часу приробітку кілець по гільзі, зносу кільця під час приробітку по гільзі, чим досягається повна потужність працюючого двигуна, зменшення витрати матеріалів, які змащують. Поставлена задача досягається тім, що у способі виготовлення поршневих кілець, який включає приготування шихти у вигляді суміші вхідних порошкових компонентів на залізографітової основі з антифрикціонними додатками, її пресування під тиском, спікання у захисному середовищі і допресування заготівлі з наступною термообробкою, згідно винаходу, ,в якості вхідних компонентів використовують суміш порошків, яка містить, мас.%: . графіт 1.35 - 1.5 мідь 2.0 - 2.5 дисульфід молібдену 1.7 - 1.9 сульфід цинку 2.3 - 2.4 залізо інше, додатково здійснюють повну механічну обробку заготівлі до остаточних геометричних розмірів поршневого кільця. Від прототипу винахід, який заявляється, відрізняється тим, що у якості вхідних компонентів використовують суміш порошків, яка містить, мас.%; графіт 1.35 - 1.5 мідь 2.0 - 2.5 дисульфід молібдену 1.7-1.9 сульфід цинку 2.3 - 2.4 залізо інше, додатково здійснюють повну механічну обробку заготівлі до остаточних геометричних розмірів поршневого кільця. В результаті використання винаходу, який заявляється, забезпечується отримання технічного результату, який полягає 2 отриманні точної геометричної форми поршневого кільця, що володіє підвищеною зносостійкістю, пружністю та теплостійкістю, а також пониженим коефіцієнтом тертя. Між суттєвими ознаками - винаходу, який заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. Доповнення операцією механічної обробки заготівлі до остаточних геометричних розмірів кільця приводить до отримання точних його розмірів, які не вимагають їх приробіток. Склад вхідних компонентів, який пропонується, та їхнього співвідношення значно збільшує основні вимоги, які пред'являються до даного виду виробу: сульфід цинку, який використається, сприяє зменшенню коефіцієнта тертя, дисульфід молібдену збільшує легірованість перлитної структури кільця, сприяючі підвищенню пружності, міцності, теплостійкості, наявність у складі матеріалу структурно-зв'язаної міді та вільного графіту зменшує протизадирність пар, які труться, а в цілому - усі компоненти сприяють підвищенню фізико-механічних властивостей матеріалу. Отриманий матеріал володіє підвищеною теплостійкістю, пружністю, зносостійкістю та низьким коефіцієнтом тертя, а пористість, яка закладається в матеріал заготівлі кільця (-8-10%) в поєднанні зі структурно-вільним графітом створюють ідеальні умови для самомазання пари, яка треться: пиліндр-кільпе, що значно збільшує моторесурс двигуна. Запропонований спосіб .виготовлення поршневих кілець здійснюють слідуючим чином. Приклад. Готовлять завіси шихти окремих компонентів. Після цього виконують змішування компонентів у змішувачі. Після чого здійснюють пресування під тиском 700-750 МПА до пористості 10-12% на спеціальних автоматизованих пресах. Після цього виробляють спікання у захисному середовищі ендогаза, з додатком вуглецевого потенціалу при температурі 1150°С, допресування заготівлі тиском 1080 МПА до пористості 8-10% з наступною термообробкою. Одержувані заготівля мають мінімальний припуск під шліфовку торців (0.2 мм) та під обточку внутрішнього і зовнішнього діаметру (0.4-0.5 мм). Після отримання заготівлі поршневих кілець виробляють їхню повну механічну обробку до остаточних геометричних розмірів поршневих кілець згідно креслень по наступної основної схемі: 1. Чистова поліровка торців. 2. Проточка зовнішнього та внутрішнього діаметрів. . 3. Вирізка замка. ' 4. Калібрування теплового зазору замка. Дана технологія забезпечує отримання поршневих кілець у відповідності з вимогами нормативних документів різноманітним діаметрів (від 29 до 160 мм). Запропонований спосіб виготовлення поршневих кілець засобом порошкової металургії є високоефективним: абсолютно екологічно чистим, який заощаджує енергоресурси (~ 30%), має дуже високий коефіцієнт використання матеріалу, підвищує продуктивність в 3 рази1 і у десятки разів підвищує культуру виробництва, тому спосіб може широко використовуватися у народному господарстві. За рахунок автоматизації операцій пресування та спікання зменшується працеємність процесу, підвищується якість одержуваних виробів. Даний винахід пройшов апробацію у промислових умовах, результати якої підтвердили його здійсненність та отримання очікуваного позитивного технікоекономічного ефекту. По заявленому способу організоване промислове виробництво поршневих кілець. Заявники-автори: / f ___________ В.П. Мелекянець *к&7 А. І. Сідо