Штампованный поршень двс - RU198607U1

Чертежи

Описание

Полезная модель относится к двигателестроению, а в частности к штампованным поршням двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Известен штампованный поршень ДВС с установленным нирезистовым кольцедержателем (SU 1473898, МПК B21K 1/18).

Недостатком аналога является отсутствие стойкости к термоциклированию и тепловой динамической защиты.

Известен поршень ДВС с каталитически-активным термобарьерным керамическим покрытием. На поверхности днища и юбки поршня ДВС, методом микродугового (плазменного электролитического) оксидирования, сформировано двуслойное каталитически-активное термобарьерное керамическое покрытие, толщиной мкм. (RU 155143, МПК F02F 3/12; F02B 77/02; F02B 77/11, опубл. 20.09.2015 г.)

Недостатком аналога является то, что при увеличении давления, при форсировании двигателя, происходит разрушение канавок компрессионных колец.

Задача стоящая перед автором состоит в создании штампованного поршня с тепловой динамической защитой, стойкого к термоциклированию и прочной вставкой с канавками для компрессионных колец.

Поставленная задача решается благодаря формированию на штампованном поршне керамического термобарьерного покрытия, на основе оксида алюминия и оксида церия, методом микродугового оксидирования, и благодаря нирезистовой вставке, установленной методом изотермической штамповки на месте канавок под компрессионные кольца поршня.

Сущностью полезной модели является создание надежного, износостойкого штампованного поршня с тепловой динамической защитой, стойкого к термоциклированию и прочной вставкой с канавками для компрессионных колец, благодаря формированию на штампованном поршне ДВС керамического термобарьерного покрытия, на основе оксида алюминия и оксида церия, методом микродугового (плазменного электролитического) оксидирования, и благодаря нирезистовой вставки установленной методом изотермической штамповки на месте канавок под компрессионные кольца поршня.

На фиг. 1 изображен штампованный поршень ДВС (в разрезе) с термобарьерным керамическим покрытием и нирезистовой изотермической вставкой, с канавкой под одно (верхнее) компрессионное кольцо.

На фиг. 2 изображен штампованный поршень ДВС (в разрезе) с термобарьерным керамическим покрытием и нирезистовой изотермической вставкой, с канавкой под два (верхнее и нижнее) компрессионных кольца.

На фиг. 3 изображен внешний вид штампованного поршня ДВС с термобарьерным керамическим покрытием и нирезистовой изотермической вставкой, с канавкой под два (верхнее и нижнее) компрессионных кольца.

Штампованные поршни с нирезистовой вставкой под верхней или верхней и нижней компрессионные кольца, могут использоваться в двигателях, в зависимости от степени их нагрузки. Так, например, в бензиновых двигателях легковых автомобилей, используется штампованный поршень ДВС с нирезистовой вставкой, только под верхнее компрессионное кольцо, а в дизельных двигателях грузовых автомобилей, используется штампованный поршень ДВС с нирезистовой вставкой под верхнее и нижнее компрессионное кольцо.

Реализация полезной модели:

Нирезистовая вставка 1, изготавливается методом изотермической штамповки. Для этого штампуется заготовка, обрабатывается в месте под размер для нирезистовой вставки 1 с обратным конусом, потом нагревается в печи, доштамповывается, в результате получается штамповка с двумя переходами, первый с утолщенным днищем на штампованную заготовку, а второй переход где заштамповывается вставка и происходит формирование камеры сгорания (т.е. днища поршня). Такой метод штамповки обеспечивает получение точных заготовок из легких сплавов, в частности, алюминиевых сплавов, также обеспечивает получение заготовок со сложным профилем, в том числе, с тонкими стенками, ребрами, элементами ассимметрии и т.п. Это оказывается возможным за счет создания в штамповом инструменте условий близких к изотермическим. При этом пластичность деформируемого материала существенно повышается; сопротивление материала деформированию – понижается. Получаемые заготовки характеризуются повышенными механическими свойствами, хорошей проработкой микроструктуры и минимальными припусками на последующую обработку резанием.

На поверхности днища и юбки штампованного поршня ДВС с нирезистовой вставкой 1, методом микродугового (плазменного электролитического) оксидирования, формируется двуслойное термобарьерное керамическое покрытие 2, толщиной 15-150 мкм. Первый (внутренний) слой покрытия, толщиной 5-100 мкм., состоит в основном из алюминия (не менее 90 мол. %) и контактирует непосредственно с металлом из которого изготовлен поршень и головка сферы камеры ДВС. Первый слой имеет высокую твердость и износостойкость. Второй (внешний) пористый слой, толщиной 10-100 мкм., состоит из оксида алюминия, оксида кремния и оксида церия в мольной доле от 1 до 50%. Второй слой имеет высокую адгезионную прочность, стойкость к термоударам и термоциклированию, также обладает термобарьерным и каталитическим эффектом. Дополнительно покрытие может содержать оксиды меди и магния, и являться каталитически-активным.

Техническим эффектом от использования штампованного поршня ДВС с нирезистовой вставкой и термобарьерным керамическим покрытием, является:

- повышения температуры в камере сгорания;

- увеличение полноты сгорания топлива;

- снижение уровня выбросов угарного газа (СО), углекислого газа (СО2) и углеводородов в окружающую среду;

- уменьшение тепловой нагрузки на систему охлаждения и другие детали двигателя;

- увеличение КПД ДВС;

- повышение надежности, износостойкого и эффективности работы штампованных поршней ДВС;

- снижение общего веса и инерционности двигателя, по сравнению с двигателями со стальными и составными поршнями.

Таким образом, поставленная перед автором задача, выполнена.

Реферат

Полезная модель представляет собой штампованный поршень двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с нирезистовой вставкой и термобарьерным керамическим покрытием. Нирезистовая вставка 1 изготавливается методом изотермической штамповки. Для этого штампуется заготовка, обрабатывается в месте под размер для нирезистовой вставки 1 с обратным конусом, потом нагревается в печи, доштамповывается, в результате получается штамповка с двумя переходами, первый - с утолщенным днищем на штампованную заготовку, а второй переход где заштамповывается вставка и происходит формирование камеры сгорания (т.е. днища поршня). На поверхности днища и юбки штампованного поршня ДВС с нирезистовой вставкой 1, методом микродугового (плазменного электролитического) оксидирования, формируется двуслойное каталитически-активное термобарьерное керамическое покрытие 2, толщиной 15-150 мкм. Первый (внутренний) слой покрытия, толщиной 5-100 мкм, состоит в основном из алюминия (не менее 90 мол. %) и контактирует непосредственно с металлом, из которого изготовлен поршень и головка сферы камеры ДВС. Первый слой имеет высокую твердость и износостойкость. Второй (внешний) пористый слой, толщиной 10-100 мкм, состоит из оксида алюминия, оксида кремния и оксида церия в мольной доле от 1 до 50%. Второй слой имеет высокую адгезионную прочность, стойкость к термоударам и термоциклированию, также обладает термобарьерным и каталитическим эффектом. 3 ил.

Формула