PL226570B1 - Sposób wytwarzania tłoka z lokalnym wzmocnieniem w postaci kształtki kompozytowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania tłoka z lokalnym wzmocnieniem w postaci kształtki kompozytowej przeznaczonego do pracy w warunkach podwyższonej temperatury.

Z uwagi na swoje właściwości materiały kompozytowe o osnowie stopów AISi znajdują coraz szersze zastosowanie w elementach konstrukcyjnych pracujących w węzłach tarcia (np. w układzie tłok-tuleja cylindrowa).

Znane są z opisu patentowego nr PL 217146 B1 metody ciekłofazowe wytwarzania materiałów kompozytowych oraz metody kształtowania wyrobów kompozytowych technologiami odlewniczymi (odlewanie grawitacyjne, odlewanie ciśnieniowe), prasowania w stanie stałym, przeróbki plastycznej.

Znane są metody wytwarzania tłoków zbrojonych lokalnie z wykorzystaniem technologii ciśnieniowej infiltracji porowatych struktur SiC lub AI.

Znana jest ze zgłoszenia patentowego nr US 4706550A metoda wytwarzania wzmocnienia lokalnego głowicy tłoka poprzez nadspawanie kształtki kompozytowej wzmocnionej włóknem SiC i Al.

Znane są metody kształtowania lokalnej warstwy wzmocnienia denka tłoka w procesie odlewania odśrodkowego.

Znane są również np. ze skrótu opisu patentowego nr WO 2013/100216 A1 metody wytwarzania tłoka z lokalnym wzmocnieniem w postaci kształtki kompozytowej, w którym kształtka kompozytowa wytwarzana jest metodą metalurgii proszków.

Znany jest ze skrótu opisu patentowego nr CN1064526A sposób wytwarzania tłoka ze wzmocnieniem lokalnym w postaci pierścienia kompozytowego wytworzonego z materiału kompozytowego zbrojonego włóknem ceramicznym, umieszczonego w obszarze rowków tłoka, kształtowanego metodą wyciskania.

Celem wynalazku jest zapewnienie prawidłowego połączenia na granicy kształtka-odlew, a także obniżenie kosztów produkcji poprzez wyeliminowanie procesu aluminiowania wkładki żeliwnej.

Sposób według wynalazku polega na tym, że w procesie mechanicznego mieszania wytwarza się zawiesinę kompozytową o osnowie stopu AISi, zawierającą dodatki miedzi i magnezu. Jako fazy wzmacniające zawiesiny kompozytowej, stosuje się proszki SiC, korzystnie mieszaninę cząstek SiC o ziarnistości w zakresie od 15 do 200 μm oraz węgiel szklisty o ziarnistości w zakresie od 15 do 200 μm i udziale objętościowym od 3 do 30% w stosunku do objętości stopu osnowy. Powstałą kształtkę kompozytową 1 w postaci pierścienia lub tulei kompozytowej kształtuje się w procesie odlewania grawitacyjnego do formy metalowej. W procesie obróbki mechanicznej nadaje się ostateczny wymiar kształtki kompozytowej 1, stanowiącej lokalne wzmocnienie tłoka. Kształtkę kompozytową 1 przed umieszczeniem w metalowej formie odlewniczej w której kształtowany jest tłok, wygrzewa się w wysokiej temperaturze i w zależności od warunków pracy tłoka umieszcza się w denku 3 tłoka i/lub na wysokości rowków 2 pod pierścienie uszczelniające tłoka i/lub w płaszczu 4 tłoka. Następnie kształtkę kompozytową 1 w postaci pierścienia kompozytowego lub tulei kompozytowej zalewa się niezbrojonym stopem AISi.

Sposób według wynalazku cechuje się nieskomplikowaną metodą wytwarzania, a także dzięki zastosowanym materiałom tłok wytworzony sposobem według wynalazku odznacza się dużą wytrzymałością na naprężenia mechaniczne i cieplne oraz na zmęczenie, ponadto posiada lepszą odporność na działanie temperatury.

Sposób według wynalazku został bliżej objaśniony na podstawie przykładu realizacji przedstawionego na rysunku, na którym pokazano kształtkę kompozytową w postaci pierścienia kompozytowego umieszczoną w obszarze rowków tłoka.

W procesie mechanicznego mieszania wytwarza się zawiesinę kompozytową o osnowie stopu AISi. Jako fazy wzmacniające stosuje się cząstki ceramiczne SiC o ziarnistości 20 μm i udziale objętościowym 10% w stosunku do objętości stopu osnowy. Powstałą kształtkę kompozytową 1 w postaci pierścienia o średnicy 98 mm i wysokości 7 mm kształtuje się w procesie odlewania grawitacyjnego do formy metalowej. W procesie obróbki mechanicznej nadaje się ostateczny wymiar pierścienia kompozytowego tj. 94,4 x 6,8 mm. Następnie pierścień kompozytowy stanowiący lokalne wzmocnienie wygrzewa się w temperaturze 350°C przez okres 15 minut i montuje w kokili metalowej w obszarze rowka 2 pod pierścień uszczelniający tłoka. Następnie kształtkę kompozytową w postaci pierścienia zalewa się niezbrojonym stopem AISi.

W innych korzystnych przykładach wykonania kształtkę kompozytową 1 montuje się w denku 3 tłoka i/lub w płaszczu 4 tłoka.

Claims (4)

1. Sposób wytwarzania tłoka z lokalnym wzmocnieniem w postaci kształtki kompozytowej powstałej z zawiesiny kompozytowej w procesie mechanicznego mieszania o osnowie stopu aluminium z krzemem (AISi) w którym wzmocnienie stanowią w proszki SiC o ziarnistości w zakresie od 15 do 200 μm oraz węgiel szklisty o ziarnistości w zakresie od 15 do 200 μm i udziale objętościowym od 3 do 30% w stosunku do objętości stopu osnowy znamienny tym, że kształtkę kompozytową (1) w postaci pierścienia lub tulei kompozytowej kształtuje się w procesie odlewania grawitacyjnego do formy metalowej, następnie w procesie obróbki mechanicznej nadaje się ostateczny wymiar kształtki (1) i przed umieszczeniem w metalowej formie odlewniczej w której kształtowany jest tłok wygrzewa się w wysokiej temperaturze,

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kształtkę kompozytową (1) umieszcza się w obszarze rowków (2) tłoka,

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kształtkę kompozytową (1) umieszcza się w obszarze denka (3) tłoka,

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kształtkę kompozytową (1) umieszcza się w obszarze płaszcza (4) tłoka.