МНОГОМЕСТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОРШНЯХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ МЕТОДОМ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к устройствам для получения оксидных покрытий на деталях, изготовленных из алюминиевых сплавов, и может быть использована при формировании защитных покрытий на поверхности днища поршня двигателя внутреннего сгорания. Полезная модель позволяет проводить одновременную обработку днищ пяти поршней микродуговым оксидированием, при этом остальные поверхности поршней защищены от попадания электролита и не подвергаются обработке.
Известно устройство, позволяющее обрабатывать юбку поршня, обеспечивая защиту от обработки остальных поверхностей поршня, состоящее из заглушек, вставляемых в бобышки и внутреннюю часть поршня, подвески, электрода и поршня. Поршень и электрод подключаются к источнику питания (Титов Н.В. Повышение износостойкости поршней ДВС из алюминиевых сплавов плазменным электролитическим оксидированием // Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ-2017):сборник статей 9 Международной научно-технической конференции (26-27 октября 2017 года) - 2017. - С. 224).
Недостатками аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием возможности обработки днища поршня и недостаточным перемешиванием электролита в зоне обработки.
Также известно устройство, реализующее следующий способ обработки: донную часть поршня помещают в раствор электролита на основе ортофосфорной кислоты и проводят оксидирование, одновременно перемещая поршень относительно свободной поверхности электролита по мере формирования покрытия на донной части поршня, при этом ее противоположную сторону охлаждают сжатым воздухом. Само устройство состоит из подвеса, системы перемещения подвеса, электрода и токоподвода (патент РФ №2439211, C25D 11/08, C25D 11/26, F02F 3/12, 10.01.2012).
Недостатками, аналога являются ограниченные функциональные возможности, т.к. в таком приспособлении сложно проводить точное регулирование расстояния между поршнем и электродом, а также одновременно с днищем обрабатывается и часть жарового пояса поршня, погруженная в электролит. Кроме того, усложняется отвод пузырей газа из зоны обработки, что может негативно сказываться на качестве получаемого покрытия.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для обработки днища поршня двигателя внутреннего сгорания микродуговым оксидированием, содержащее главный уплотнительный элемент, установленный с центрирующей втулкой в крышке и выполненный с возможностью перекрытия необходимой для герметизации площади упрочняемой поверхности поршня, уплотнительный элемент, установленный в корпусе и соединенный с промежуточной крышкой, связанной с корпусной крышкой, в которую ввернут штуцер, токоподводящая пластина соединена с изолирующей шайбой посредством болта, на котором установлена натяжительная втулка, шпильки с шайбами и гайками для его сборки, размещенные в отверстиях, при этом уплотнительный элемент, корпус, промежуточная крышка, корпусная крышка совместно с главным уплотнительным элементом, центрирующей втулкой и крышкой выполнены с возможностью образования с поршнем герметичной полости для защиты необрабатываемых поверхностей поршня и обработки только его днища, для чего устройство погружается в электролитическую ванну днищем поршня вверх, что обеспечивает естественный отвод образующихся в процессе микродугового оксидирования пузырей газа от обрабатываемой поверхности, чем достигается равномерность покрытия и повышается его качество. Использование герметичной диэлектрической защиты необрабатываемых поверхностей позволяет исключить необходимость последующего удаления покрытия с поверхностей, которые не должны подвергаться микродуговому оксидированию. При этом устройство спроектировано таким образом, что обеспечивается высокое качество герметизации в зоне жарового пояса поршня (патент РФ №187636,C25D 11/02, C25D 19/00, 23.07.2018).
Недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности, так как он позволяет обрабатывать только один поршень, что не приемлемо при серийном производстве двигателей. Также его недостатком является образование в процессе обработки внутри полости, защищающей боковые поверхности поршня, конденсата, который при испарении образует налет на поверхности юбки поршня, и как следствие, изменяет геометрические и визуальные характеристики поверхности.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства формирования теплозащитных покрытий на днищах поршней двигателей внутреннего сгорания.
Технический результат - повышение качества формируемого покрытия за счет точного позиционирования электрода.
Задача решается, а технический результат достигается многоместным устройством для формирования теплозащитного покрытия на поршнях двигателей внутреннего сгорания методом микродугового оксидирования, содержащем металлическую раму с механизмом ее вращения вдоль горизонтальной оси и с возможностью фиксации в двух противоположных положениях, в которую установлен металлический каркас, с зафиксированной в нем емкостью, имеющей пять мест для установки поршней, в которые установлены диэлектрические прокладки - изоляторы, образующие герметичный стык в зоне контакта с обрабатываемыми поршнями, на требуемом расстоянии от поверхности днища которых размещен электрод, при этом обрабатываемые поршни являются вторым электродом, с возможностью обеспечения одновременной обработки микродуговым оксидированием поверхности днищ пяти поршней, при этом остальные поверхности защищены от воздействия электролита и от обработки.
Герметичный стык в зоне контакта поршней с емкостью обеспечивается диэлектрическими прокладками-изоляторами, а удаление конденсата с внутренней поверхности поршня происходит под действием силы тяжести и естественного испарения. Внутрь емкости установлен электрод. Система его позиционирования и крепления обеспечивает возможность регулирования расстояния между обрабатываемыми поверхностями днищ поршней и поверхностью электрода при помощи диэлектрических вставок, что в свою очередь позволяет управлять качеством и толщиной покрытий. Устройство обеспечивает охлаждение электролита в процессе обработки, для чего внутри емкости установлен контур охлаждения.
Емкость устанавливается внутрь металлического каркаса, который через подшипники вращения соединен с рамой, что обеспечивает поворот каркаса и емкости вокруг горизонтальной оси и фиксацию в двух положениях: 1) в положении для установки поршней; 2) в положении для обработки поршней. Такая конструкция емкости обеспечивает сокращение времени на операцию замены электролита.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 показано многоместное устройство (далее устройство) для формирования теплозащитного покрытия на поршнях двигателей внутреннего сгорания методом микродугового оксидирования в аксонометрии (внешний вид), на фиг. 2 - вид устройства спереди, на фиг. 3 - принципиальная схема устройства, на фиг.4 -вид устройства слева.
Многоместное устройство для формирования теплозащитного покрытия на поршнях двигателей внутреннего сгорания методом микродугового оксидирования содержит емкость 1 (фиг. 1, 2), зафиксированную в металлическом каркасе 2, который через подшипники вращения 3 соединен с рамой 4. Поворот каркаса 2 и емкости 1 вокруг вращения 3 соединен с рамой 4. Поворот каркаса 2 и емкости 1 вокруг горизонтальной оси осуществляется при помощи поворотных механизмов, состоящих из установленных в подшипники вращения 3 валов 5, к которым с одного торца привариваются соединительные пластины 6, а с другого, при помощи крепежных элементов 7, 8 и 9, прикрепляются ступицы 10, к которым, также при помощи крепежных элементов 7, 8 и 9, крепятся штурвалы 11.
Многоместное устройство для формирования теплозащитного покрытия на поршнях двигателей внутреннего сгорания методом микродугового оксидирования подготавливается к процессу обработки следующим образом: емкость1, через центрирующие втулки 12 (фиг. 3) устанавливаются обрабатываемые поршни П таким образом, чтобы поверхности днищ поршней П и поверхности прокладок-изоляторов 13 образовали герметичный стык. Далее, в пазы стоек на нижней части емкости 1 устанавливаются пластины 14, с помощью болтов 15 осуществляется прижим токоподводящей пластины 16 таким образом, чтобы бурт токоподводящей пластины 16 упирался в торец юбки поршня П.К токоподводящей пластине 16, используя крепежные элементы 17, 18 и 19, крепятся переходные пластины 20, соединяющиеся при помощи крепежных элементов 17, 18 и 19 с токоподводящей шиной 21, к которой подводится электрический ток от внешнего источника питания. Электрод 22 присоединяется к ребрам жесткости емкости 1 при помощи крепежных элементов 17 и 18. Электрод 22 соединяется с катодным проводом силовой установки через удлинитель электрода 23 также при помощи крепежных элементов 17, 18 и 19. Для сохранения герметичности емкости, при обеспечении токоподвода от катодного провода к удлинителю электрода 23, в емкости предусмотрена втулка 24, через которую обеспечивается электрический контакт.
Циркуляция электролита осуществляется внешним насосом через установленную в стенку емкости 1 пару штуцеров 28 (фиг. 4). В крышку и днище емкости 1 вклеена пара штуцеров 29, предназначенная для слива электролита. В боковых стенках емкости 1 установлена пара штуцеров 30 (фиг. 4), через которые устанавливается контур охлаждения электролита.
Итак, заявляемая полезная модель позволяет расширить функциональные возможности, повысить качество формируемого покрытия за счет точного позиционирования электрода, обеспечить защиту остальных поверхностей поршней от попадания электролита за счет повышения герметичности мест установки поршней, а также снизить трудоемкость процесса при создании теплозащитных покрытий на днищах поршней двигателей внутреннего сгорания.
Важным преимуществом заявляемой полезной модели является повышение производительности обработки поверхностей днищ поршней двигателей внутреннего сгорания методом микродугового оксидирования за счет увеличения количества одновременно обрабатываемых поршней, упрощения операций монтажа/демонтажа поршней на приспособлении и сокращения времени необходимого для замены электролита.