Поршень из алюминиевого сплава для двигателя внутреннего сгорания

Поршень из алюминиевого сплава для двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

<б1) 4 F 02 F 3/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ВСЕСОН)2

1 !! ".:,, 1:Х

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3795544/25-06 (22) 06.08.84 (46) 23.03.86. Бюл. ¹ 11 (71) Производственное объединение

"Киевтрактородеталь" (72) А.Н. Шалай, А.В. Сергеев, Н.ф. Казаков, И.В. Болдырев, Т.Н. Смирнова, А.В. Лободко, Ю.А. Попов и Е.Г. Терновой (53) 621.43-242.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 943423, кл. F 02 F 3/14, 1980. (54)(57) 1. ПОРШЕНЬ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО

СПЛАВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ, содержащий камеру сгорания, выполненную в головке, и кольцеобразную жаропрочную вставку, сопряженную по наружной поверхности с ее горловиной, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, поршень содержит кольцевую накладку с центральным отверстием, выполненную из материала поршня, внутренняя поверхность отверстия выполнена в виде усеченного конуса, большее основание которого обращено в сторону камеры сгорания, и жаропрочная вставка размещена в отверстии накладки и жестко связана с последней и с головкой, причем наружная поверхность вставки выполнена в соответствии с внутренней поверхностью накладки.

2. Поршень по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что он дополнительно снабжен кольцевой полостью охлаждения.

3. Поршень по п. 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что часть полости охлаждения выполнена в головке, а часть — в накладке °

4. Поршень по п. 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что часть полости охлаждения выполнена в головке, а часть — и жаропрочной вставке.

5. Поршень по п. 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что части полости охлаждения выполнены в головке, во вставке и накладке. б. Поршень.по пп. 2-5, о т л ич а ю шийся тем, что накладка или вставка снабжены кольцевым выступом, размещенным в полости охлаждения.

1219836

Изобретение относится к машиноМ, строению, а именно к двигателестрое нию, и может быть применено в поршнях двигателей внутреннего сгорания с упрочненной кромкой камеры сгорания.

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг. 1 показан поршень с упрочненной кромкой камеры сгорания, на фиг. 2— то же, с полостью охлаждения, выполненной в головке и накладке, на фиг. 3 — то же, с полостью охлаждения, выполненной в головке и вставке, на фиг. 4 — то же, с полостью охлаждения, выполненной в головке, вставке и накладке; на фиг. 5 — то же, жаропрочная вставка которого снабжена кольцевым выступом, на фиг. 6 — то же, с кольцевым выступом на вставке и накладке, на фиг. 7 — то же, с полостью охлаждения в .головке, одной из стенок которой является накладка, на фиг. 8— то же, с полостью охлаждения, в головке верхняя стенка которой образована вставкой", на фиг. 9 — то же, с полостью охлаждения в головке, верхняя стенка которой образована вставкой и накладкой.

В головке поршня 1 с камерой

2 сгорания в зоне кромки камеры 2 сгорания имеется кольцевая жаропрочная вставка 3, которая прикреплена к корпусу поршня 1 совместно с накладкой 4 по конусной границе . раздела 5. Кроме того, в головке поршня 1 может быть выполнена полость

6 для охлаждения, причем часть поверхности накладки 4 или вставки 3, или поверхность накладки и вставки одновременно могут быть частью поверхности полости 6 для охлаждения (фиг. 7-9), или часть полости 6 может располагаться в накладке 4 или вставке 3, или вставке и накладке одновременно (фиг. 2-4). Кроме того, кольцевая вставка 3 может иметь выступ 7 в полость 6 охлаждения или выступ образуют вставкой 3 и накладкой 4 одновременно (фиг. 5 и 6).

Сборка происходит в следующей последовательности.

На центрирующий буртик поршня 1 надевается медная кольцевая вставка

3, а затем накладка 4, которую изготавливают так, что при сборке конические поверхности соприкасаются, 5

55 нижняя поверхность накладки не соприкасается с поверхностью днища поршня, и остается зазор 0,05-0,1мм.

Наличие зазора при сварке с нагревом и приложением давления обеспечивает пластическую деформацию на границе между накладкой и кольцевой вставкой. Все детали перед сборкой обезжиривают и защищают ° После сборки поршень устанавливают в вакуумную камеру, откачивают воздух, производят нагрев до 500 С и на накладку сверху прилагают давление

50-60 кгс/см . В результате нагрег ва и давления происходит пластическая деформация по границе конусного соединения между накладкой 4 и вставкой 3 до тех пор, пока не происходит соприкосновение накладки с поршнем.

Выдержка под давлением и при температуре в течение нескольких минут обеспечивает протекание диффузионных процессов, характерных для диффузионной сварки. Время выдержки, нагрев и давление выбираются такими, что обеспечивается диффузионная сварка и сводится к минимуму образование интерметаллидов на границе соединения алюминий-медь.

Выполнение крепления кольцевой вставки к поршню совместно с накладкой иэ алюминиевого сплава (материала поршня), имеющих конусную границу соединения, обеспечивает надежную работу поршня. Так как накладка выполнена из материала поршня, то она достаточно прочно и качественно приваривается к порш.ню беэ образования хрупкой интерметаллидной прослойки на границе сварки. При сварке накладки со вставкой и вставки с поршнем возможно образование интерметаллидной прослойки, что характерно для алюминиевых сплавов при сварке с другими материалами (медь, сталь) °

Интерметаллидная прослойка по границе сплавления является хрупкой и склонной к разрушению при знакопеременной нагрузке. Однако наличие конусной границы соединения вставки с накладкой препятствует отрыву вставки от поршня при образовании трещин и других дефектов по границе сварки разнородных металлов и, соот ветственно, аварии двигателя.

1219836

Фиг.3

Фиг.4

Для снижения температуры в головке поршня у форсированных двигтелей в корпусе поршня целесообразно выполнять перед сваркой полость охлажд ния, причем в зависимости от конструкции поршня, его форсировки полость располагают так, что улучшается теплоотвод от вставки.

В этом случае часть поверхности встаьки является частью поверхности полости .для охлаждения. Для

I каждого конкретного случая выбирается определенная форма выполнения и расположения полости охлаждения и вставки.

Для дизеля Д240 диаметром 110 мм с камерой сгорания типа ЦНИДИ поршень изготовляют из трех частей: из сплава Ал25 (поршень 1), медной вставки 3 и накладки 4 из сплава

Ал25 и соединяют в целое диффузионной. сваркой. Для этого поршень 1 изготавливают на 5 мм короче и обтачивают с припуском 1,5-2,5 мм по боковой поверхности.

В центре заготовки поршня 1 прн проточке торцовой части со стороны камеры 2 сгорания оставляется центрирующий буртик диаметром 35 мм (для установки на него кольцевой вставки 3 при сварке). При окончательной механической обработке камеры сго рания буртик срезается.

Кольцевую вставку 3 толщиной

t0 5 мм штампуют из медного листа и обтачивают: внутренний диаметр

35 мм для посадки на центрирующий буртик в поршне 1, наружная поверхность коническая с углом при осно0 ванин корпуса 45 и диаметром основания 60 мм.

Накладку 4 отливают из материала .поршня (сплав Ал25) в виде кольца и протачивают внутреннее отверстие

20 коническое, соразмерное с наружной поверхностью кольцевой вставки 3, наружный, диаметр, соразмеренный с поршнем 1.

После чего производят сборку

25 деталей.

1219836

Фиг. 7 иг. б

Фиг;8 Риг, 9

Составитель В.Лобанов

Техред А.Алиев

Корректор Е.Сирохман

Редактор О.Головач

Заказ 1308/45

Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4