СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ
METHOD FOR PRODUCING POWDER PISTON RINGS

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления поршневых колец, используемых в двигателях внутреннего сгорания.
Известен способ изготовления порошковых поршневых колец, описанный в патенте РФ №2215920, кл. F16J 9/06, включающий следующие операции: прессование, спекание, шлифование торцевой поверхности колец, калибровку в матрице и выполнение операции разрезки двух разрезов с последующим монтажом разъемных колец в поршневые канавки без зазоров в стыках с использованием пружинных расширителей.
Недостатками рассматриваемого аналога являются:
- выполнение операции разрезания заготовки путем получения двух разрезов, что приводит к потере материала в виде стружки;
- использование только одной части заготовки после разрезки, так как из-за потери материала в виде стружки невозможно обеспечить цилиндричности разъемных колец без зазоров в стыках, в связи с этим одно кольцо получают из двух частей разных заготовок, что приводит к удвоенному расходу материала;
- обработка резанием всей заготовки (в том числе и части заготовки, неиспользованной впоследствии) и выполнение операции разрезания приводит к увеличению трудоемкости изготовления колец.
В качестве прототипа изготовления колец принят способ, предложенный в патенте RU №2089347 С1, кл. B22F 5/02. Этот способ включает следующие операции: порошковую шихту прессуют путем уплотнения ее отдельных объемов дискретными усилиями, заготовку спекают, затем спеченную заготовку разрезают в сечении, определяемом с учетом градиента плотности порошкового материала, и термофиксируют кольца нагревом на вставке с последующей механической обработкой.
Рассмотренный прототип изготовления порошковых поршневых колец характеризуется технологической сложностью, повышенной трудоемкостью и энергоемкостью изготовления колец, заключающейся в следующем:
- применение сложной конструкции технологической оснастки холодного прессования для уплотнения отдельных объемов порошковой заготовки дискретными усилиями;
- усложнение технологии процесса разрезания спеченной порошковой заготовки с предварительным определением сечения, с учетом созданного в процессе прессования градиента плотности порошкового материала;
- увеличение трудоемкости и энергоемкости при выполнении обязательной операции по термофиксации кольца нагревом на вставке и окончательной механической обработки плоскостей, наружной и внутренней цилиндрических поверхностей;
- при установке колец в поршневые канавки необходимо их растягивание, что сопряжено с возможностью их поломки.
Задачей изобретения является получение разъемных поршневых колец без зазоров в стыках.
Сущность способа заключается в следующем: получение цилиндрических заготовок путем прессования порошковой шихты в пресс-форме, извлечения их, спекания с последующей механической обработкой торцов и цилиндрических поверхностей, нанесение на торцах заготовок зарубок и меток, выполнение разломов по диаметральному сечению, зачистка торцовых поверхностей колец в местах разлома, затем выполняют сборку колец путем попарного монтажа их одноименных частей в поршневые канавки без зазоров в стыках.
Разъемные части колец получают из точно обработанных цилиндрических заготовок путем их разлома, что позволяет исключить операции разрезания и окончательной механической обработки. Нанесение зарубок необходимо для выполнения разлома, а меток - для обеспечения требуемого положения парных разъемных частей колец при сопряжении их стыков в процессе сборки.
Рельеф поверхности, полученный после разлома, позволяет обеспечить точный попарный монтаж одноименных частей колец без зазоров в стыках кольца.
Для изготовления поршневых колец предлагаемым способом не требуется операция термофиксации, так как к ним не предъявляются требования по упругости, и они легко устанавливаются в поршневые канавки цилиндра без растягивания и остаточной деформации, наблюдаемой в стандартных кольцах, поскольку являются разъемными.
Этот способ осуществляется следующим образом. Холодным прессованием порошковой шихты заданного состава получают пористые цилиндрические кольцевые заготовки и подвергают спеканию. После спекания проводят механическую обработку заготовок по торцовым и цилиндрическим поверхностям. На торцах обработанных заготовок предварительно наносят зарубки и метки. Выполняют разломы по диаметральному сечению колец и зачищают торцовые поверхности колец в местах разлома. Затем выполняют попарный монтаж одноименных частей колец без зазоров в стыках. Прижим колец к стенкам цилиндра осуществляется пружинными расширителями.
Пористые кольца могут подвергаться пропитке маслом, что является благоприятным фактором при работе в условиях ограниченной смазки, например, в момент пуска двигателя.
Предлагаемый способ изготовления разъемных поршневых колец отличается экономичностью, уменьшением расхода материала и сравнительно небольшой трудоемкостью в изготовлении. Работоспособность порошковых колец, изготовленных предлагаемым способом, была испытана на дизельном двигателе СМД-14, получены положительные результаты.