УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДНИЩА ПОРШНЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ МИКРОДУГОВЫМ ОКСИДИРОВАНИЕМ

Полезная модель относится к устройствам для получения оксидных покрытий на деталях, изготовленных из алюминиевых сплавов, и может быть использована при формировании защитных покрытий на днище поршня двигателя внутреннего сгорания. Полезная модель позволяет проводить обработку днища поршня микродуговым оксидированием, при этом остальная поверхность поршня защищена от электролита и не обрабатывается.
Известно устройство для микродугового оксидирования рабочей поверхности поршня гидроцилиндра, содержащее поршень гидроцилиндра, который через распорную втулку закреплен к пластине при помощи болта и гайки. Распорная втулка и пластина изготовлены из диэлектрического материала. Пластина с закрепленным на ней поршнем гидроцилиндра установлена и зафиксирована на ванне-электролизере, которая также изготовлена из диэлектрического материала. На внутренней поверхности ванны-электролизера установлен кольцевой электрод из нержавеющей стали. В верхней части этой ванны имеется отводная труба для подачи нагретого в процессе микродугового оксидирования электролита в бак, который служит для сбора электролита. Далее электролит через патрубок подается к щелочестойкому насосу, который через трубопровод нагнетает его в охладитель, пройдя который охлажденный электролит по подводящей трубе возвращается в ванну-электролизер. При этом кольцевой электрод и поршень гидроцилиндра соединены с источником переменного тока (патент РФ №152032, C25D 11/02,C25D 19/00 от 27.04.2015).
Недостатком аналога является недостаточная защита необрабатываемых поверхностей и сложность обработки непосредственно днища поршня, т.к. это приводит к усложнению конструкции.
Также известно устройство, позволяющее обрабатывать юбку поршня, обеспечивая защиту от обработки остальной поверхности 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).
Недостатком аналога является невозможность обработки днища поршня и недостаточное перемешивание электролита в зоне обработки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является 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).
Недостатком ближайшего аналога является то, что одновременно с днищем обрабатывается и часть жарового пояса поршня, погруженная в электролит. Кроме того, усложняется отвод образующихся в процессе обработки пузырей газа из зоны обработки, что может негативно сказываться на качестве получаемого покрытия. Также, усложнено регулирование расстояния между поршнем и электродом.
Задачей полезной модели является обеспечение обработки микродуговым оксидированием только поверхности днища поршня, при этом остальные поверхности поршня должны быть защищены от воздействия электролита и не подвергаться обработке, а также повышение качества получаемого покрытия.
Технический результат - повышение точности обработки поверхности днища поршней двигателей внутреннего сгорания микродуговым оксидированием, за счет герметичности необрабатываемых поверхностей поршня.
Задача решается, а технический результат достигается устройством для обработки днища поршня двигателя внутреннего сгорания микродуговым оксидированием, содержащим главный уплотнительный элемент, установленный с центрирующей втулкой в крышке, уплотнительный элемент, установленный в корпусе и соединенный с промежуточной крышкой, связанной с корпусной крышкой, в которую ввернут штуцер, причем токоподводящая пластина соединена с изолирующей шайбой посредством болта, на котором установлена натяжительная втулка, а шпильки с шайбами и гайками, размещенные в отверстиях, обеспечивают сборку всего устройства, при этом уплотнительный элемент, корпус, промежуточная крышка, корпусная крышка совместно с обрабатываемым поршнем, главным уплотнительным элементом, центрирующей втулкой и крышкой образуют герметичную полость с возможностью обеспечения защиты необрабатываемых поверхностей поршня и обработки только его днища.
Использование герметичной диэлектрической защиты необрабатываемых поверхностей позволяет с одной стороны, снизить потребляемую мощность источника питания, т.е. снизить потребление электрической энергии за счет уменьшения площади обработки. С другой стороны, исключается 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.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где показано заявляемое устройство в продольном разрезе.
Устройство для обработки днища поршня двигателя внутреннего сгорания микродуговым оксидированием содержит главный уплотнительный элемент 1, установленный с центрирующей втулкой 2 в крышке 3. Уплотнительный элемент 4 установлен в корпусе 5 и соединен с промежуточной крышкой 6, связанной с корпусной крышкой 7, в которую ввернут штуцер 8. Токоподводящая пластина 9 соединена с изолирующей шайбой 10 посредством болта 11, на котором установлена натяжительная втулка 12. Шпильки 13 с шайбами 14 и гайками 15, установленные в отверстия обеспечивают сборку всего устройства. В крышку 3 установлен главный уплотнительный элемент 1 и центрирующая втулка 2. С помощью шпилек 13, шайб 14 и гаек 15, крышка 3, уплотнительный элемент 4 и корпус 5 собраны вместе согласно чертежу. При этом корпус 5 фиксирует центрирующую втулку 2 и главный уплотнительный элемент 1.
Устройство для обработки днища поршня двигателя внутреннего сгорания микродуговым оксидированием собирается следующим образом. В собранную конструкцию установлен обрабатываемый поршень П таким образом, чтобы поверхность днища поршня П и главный уплотнительный элемент 1 образуют герметичный стык. Натяжительная втулка 12 прикреплена к промежуточной крышке 6. В поршень П установлена токоподводящая пластина 9 таким образом, что бурт токоподводящей пластины 9 упирается в торец юбки поршня П.
В токоподводящую пластину 9 установлена изолирующая шайба 10. С помощью болта 11 и натяжительной втулки 12 поршень П прижат к главному уплотнительному элементу 1. В корпусную крышку 7 установлен штуцер 8.
На штуцер 8 одет силиконовый шланг для изоляции провода токоподвода от контакта с электролитом.
Главный уплотнительный элемент 1 обеспечивает изоляцию всех поверхностей поршня П, кроме днища, которое будет обрабатываться методом микродугового оксидирования (МДО). Главный уплотнительный элемент 1 обладает хорошими упругими свойствами, для того чтобы в него можно было упереть поршень таким образом, чтобы исключить возможность затекания электролита в полость устройства. Главный уплотнительный элемент 1 изготовлен из высокотемпературной резины или каучуков, обладающих стойкостью к агрессивным щелочам и кислотам.
Центрирующая втулка 2 служит для точного расположения поршня в изолирующем устройстве, обеспечивая параллельность и концентричность сопрягаемых поверхностей корпусных элементов приспособления, исключая возможные перекосы во время монтажа деталей.
Крышка 3 выполняет функцию ограничивающего элемента конструкции приспособления. Конструктивной геометрической особенностью является бурт, в который устанавливается главный уплотнительный элемент 1, поджимающийся центрирующей втулкой 2, таким образом, чтобы при установке поршня П в устройство, перекрывалась необходимая для герметизации площадь упрочняемой поверхности. Крышка 3 имеет фаску высотой 3 мм и углом выточки 60° для лучшего обтекания потока жидкости, удаляющего образовавшиеся во время формирования МДО-слоя пузыри газа.
Уплотнительный элемент 4, корпус 5, промежуточная крышка 6, корпусная крышка 7 совместно с поршнем П, главным уплотнительным элементом 1, центрирующей втулкой 2 и крышкой 3 образуют герметичную полость, которая обеспечивает защиту необрабатываемых поверхностей поршня. Шпильки 13, шайбы 14 и гайки 15 обеспечивают сборку и фиксацию элементов приспособления. Токоподвод к поршню обеспечивается с помощью токоподводящей пластины 9, к которой подключается провод (на чертеже не показан). Провод проходит через штуцер 8, к которому подключается шланг (на чертеже не показан), обеспечивающий герметизацию полости приспособления. С помощью натяжительной втулки 12 поршень П и токоподводящая пластина 9 фиксируются. Изолирующая шайба 10 выполняет роль диэлектрической защиты между токоподводящей пластиной 9 и болтом 11.
В процессе микродугового оксидирования (МДО) главный уплотнительный элемент 1 обеспечивает изоляцию всех поверхностей поршня П, кроме днища, которое будет обрабатываться. Главный уплотнительный элемент 1 изготовлен из высокотемпературной резины или каучуков, обладающих стойкостью к агрессивным щелочам и кислотам, а также обладает хорошими упругими свойствами, для того чтобы в него можно было упереть поршень таким образом, чтобы исключить возможность затекания электролита в полость устройства. Образующиеся во время формирования МДО - слоя пузыри газа удаляются благодаря лучшему обтеканию потока жидкости, за счет выполнения у крышки 3 фаски высотой 3 мм и углом выточки 60°.
Обработка поверхности днища поршня осуществляется известным способом микродугового оксидирования в электролитической ванне, при этом предлагаемое устройство погружается в электролитическую ванну таким образом, чтобы днище поршня было направлено вверх к поверхности электролита, что обеспечивает естественный отвод образующихся в процессе микродугового оксидирования пузырей газа от обрабатываемой поверхности, а само устройство крепится с помощью тросов к дну электролитической ванны на необходимой глубине. На требуемом расстоянии от поверхности днища размещается электрод, а обрабатываемый поршень является вторым электродом, для чего через шланг и штуцер продевается провод, подводящий электрический ток к токопроводящей пластине.
Таким образом, решается задача обеспечения обработки микродуговым оксидированием только днища поршня, при этом остальные поверхности защищены от воздействия электролита и не обрабатываются.
Кроме того, заявляемая полезная модель позволяет повысить точность обработки поверхности днища поршней ДВС микродуговым оксидированием, а соответственно и качество получаемого покрытия, за счет герметичности необрабатываемых поверхностей поршня, при этом само устройство погружается в электролитическую ванну днищем поршня вверх, что обеспечивает естественный отвод образующихся в процессе микродугового оксидирования пузырей газа от обрабатываемой поверхности.