RU2563398C2 - Device for pistons manufacturing of internal combustion engine - Google Patents

Device for pistons manufacturing of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2563398C2
RU2563398C2 RU2013150436/02A RU2013150436A RU2563398C2 RU 2563398 C2 RU2563398 C2 RU 2563398C2 RU 2013150436/02 A RU2013150436/02 A RU 2013150436/02A RU 2013150436 A RU2013150436 A RU 2013150436A RU 2563398 C2 RU2563398 C2 RU 2563398C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mold
piston
metal
pistons
plunger
Prior art date
Application number
RU2013150436/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013150436A (en
Inventor
Владимир Федорович Коростелев
Владимир Максимович Килин
Людмила Потаповна Хромова
Максим Сергеевич Денисов
Александр Евгеньевич Большаков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ)
Priority to RU2013150436/02A priority Critical patent/RU2563398C2/en
Publication of RU2013150436A publication Critical patent/RU2013150436A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2563398C2 publication Critical patent/RU2563398C2/en

Links

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to machine building, in particular, to casting industry. The device contains a movable 3 and fixed 4 half-shapes, pushing out 7 and pressing 8 plungers. In the fixed half-shape a bushing 6 is installed, it connects the filling hole with the shape cavity. In the movable half-shape a Ni-resist iron insert 15 is installed. The half-shapes are provided with bandages 12, on them slotted channels are made, and sealing ring 13 with union 14 connected with the vacuum system is installed. In the bandages the hydraulic cylinders 11 with pistons and rods 10 forming dents in the casting for the piston pin holes are installed.
EFFECT: increased mechanical properties of the piston, increased strength of connection of the Ni-resist iron insert with the aluminium casing, increased productivity.
1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, к литейному производству, в частности к изготовлению поршней двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в том числе с нирезистовым кольцом, литьем с кристаллизацией под давлением.The invention relates to mechanical engineering, to foundry, in particular to the manufacture of pistons of internal combustion engines (ICE), including with a nresist ring, injection molding with crystallization.

Известен способ изготовления поршней ДВС (патент RU 2093301), при котором керамическую вставку устанавливают в штамп и фиксируют с помощью нирезистовой вставки в процессе ее последующего размещения и фиксации в штампе. После этого производят заливку в штамп жидкого металла, штамповку для получения корпуса с закрепленными в нем вставками, прошивку боковых отверстий в корпусе, нижнюю подпрессовку и выдержку под давлением для обеспечения кристаллизации. Алитирование вставки производят непосредственно перед размещением в штампе. Штамповку осуществляют в две стадии при пониженном и номинальном давлении с выдержкой 10-15 секунд между стадиями для образования герметизирующего пояска. Прошивку боковых отверстий и нижнюю подпрессовку производят последовательно после осуществления штамповки.A known method of manufacturing ICE pistons (patent RU 2093301), in which a ceramic insert is installed in the stamp and fixed using a niresist insert in the process of its subsequent placement and fixation in the stamp. After that, liquid metal is poured into the stamp, stamped to obtain a body with inserts fixed in it, the side holes in the body are pierced, the lower prepress and soak under pressure to ensure crystallization. Alitirovanie inserts produced immediately before placement in the stamp. Stamping is carried out in two stages at a reduced and nominal pressure with a holding time of 10-15 seconds between stages to form a sealing girdle. The flashing of the side holes and the lower prepress are performed sequentially after stamping.

Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:

1) опасность в обслуживании по причине прострелов в разъем формы, связанных с нестабильной дозой заливаемого металла;1) the danger of maintenance due to shots in the mold connector associated with an unstable dose of the poured metal;

2) опасность в обслуживании и неудобства в работе по причине уменьшения пространства между неподвижной матрицей и пуансоном из-за расположения контейнера с матрицей;2) the danger of maintenance and inconvenience in work due to the reduction of the space between the fixed matrix and the punch due to the location of the container with the matrix;

3) нестабильность в работе по причине затрудненного извлечения отливки из втулки из-за облоя в отверстиях матрицы под боковые прошивки;3) instability in the work due to the difficulty of removing the casting from the sleeve due to a burr in the holes of the matrix under the side firmware;

4) ограничения по форме поршня в связи с необходимостью выталкивания из матрицы, невозможность выполнять разрядники на поршне в зоне отверстий под поршневые пальцы и других поверхностях.4) restrictions on the shape of the piston due to the need to push out of the matrix, the inability to perform arresters on the piston in the area of the holes for the piston pins and other surfaces.

Наиболее близким к заявляемому является устройство (Патент RU 2324574), которое состоит из подвижных полуформ, плунжера, стержней, находящихся в крайних положениях до упора в полуформах. Плунжер находится ниже дна поршня, оформленного вкладышем. На опоры вкладыша устанавливают извлеченную из тигля алитированную нирезистовую вставку.Closest to the claimed is a device (Patent RU 2324574), which consists of movable half-molds, plunger, rods, which are in extreme positions until they stop in the half-molds. The plunger is located below the bottom of the piston, decorated with a liner. The alitized niresist insert extracted from the crucible is installed on the liner supports.

Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:

1) давление накладывается в процессе кристаллизации, что в условиях неравномерного охлаждения различных объемов заготовки поршня неизбежно ведет к тому, что одни части объема переходят в твердое состояние и оказывают сопротивление наложению давления, в то время как другие части объема (тепловые узлы) остаются в жидком состоянии. Кристаллизация металла в тепловых узлах происходит в условиях дефицита жидкого металла на компенсацию усадки. В тепловых узлах, таким образом, формируются явные и скрытые дефекты в виде раковин, рыхлот, микропор, и т.д. Следствием не одновременной во всем объеме кристаллизации металла является снижение плотности металла, снижение его прочностных и пластических свойств, что для турбированных двигателей с высокой степенью сжатия и высокой рабочей температурой является недопустимым;1) pressure is applied during the crystallization process, which, under conditions of uneven cooling of various volumes of the piston billet, inevitably leads to the fact that some parts of the volume become solid and resist pressure, while other parts of the volume (thermal units) remain in the liquid condition. Crystallization of metal in thermal nodes occurs in conditions of a shortage of liquid metal to compensate for shrinkage. In thermal nodes, in this way, obvious and latent defects are formed in the form of shells, looseness, micropores, etc. The consequence of the simultaneous crystallization of the metal in the entire volume is a decrease in the density of the metal, a decrease in its strength and plastic properties, which is unacceptable for turbocharged engines with a high compression ratio and a high operating temperature;

2) использование литейных алюминиевых сплавов, в то время как известно, что ведущие фирмы в автомобилестроении освоили производство поршней способом горячей штамповки из деформируемых термически упрочняемых сплавов типа сплава Д16;2) the use of cast aluminum alloys, while it is known that leading companies in the automotive industry have mastered the production of pistons by hot stamping from deformable thermally hardened alloys such as alloy D16;

3) недостаточно эффективное использование давления как фактора внешнего воздействия на формирование свойств отливки - величина давления и характер его изменения во времени в течение первой и второй стадий процесса не приводятся, а сам факт повышения свойств металла поршня с формулой изобретения не связан;3) insufficiently effective use of pressure as a factor of external influence on the formation of casting properties — the pressure value and the nature of its change in time during the first and second stages of the process are not given, and the fact of increasing the properties of the piston metal is not related to the claims

4) заливка металла осуществляется в штамп с вертикальным расположением оси поршня, что приводит к задержкам на закрывание формы и подвод пуансона. Раскрытие формы также требует выполнения действий, автоматизировать которые затруднительно.4) the metal is poured into a stamp with a vertical axis of the piston, which leads to delays in closing the mold and the supply of the punch. Disclosing a form also requires actions that are difficult to automate.

Техническим эффектом, достигаемым от предложенного изобретения, является повышение качества изготавливаемого поршня, получение стабильных размеров поршня, улучшение микроструктуры материала поршня, повышение механических свойств, повышение производительности процесса.The technical effect achieved from the proposed invention is to improve the quality of the manufactured piston, obtain a stable piston size, improve the microstructure of the piston material, increase the mechanical properties, increase the productivity of the process.

Устройство, реализующее способ, включающее две полуформы, закрепленные в плитах, прессующий и выталкивающий плунжеры, нирезистовую вставку, установленную в форму, одна из полуформ, закрепленная на плите, выполнена неподвижной, в неподвижной полуформе установлена втулка с горизонтальным цилиндрическим каналом, соединяющая заливочное отверстие с полостью полуформы, нирезистовая вставка установлена в подвижную полуформу, полуформы усилены бандажами с выполненными на них щелевыми каналами, на бандажи установлено герметизирующее кольцо, в которое завернут штуцер, связанный с системой вакуумирования рабочей полости формы, в бандажах выполнены углубления, в которых установлены штоки, приводимые в движение поршнями гидроцилиндров, при этом торцевая часть штока выполнена в виде конического выступа, оформляющего углубления под отверстия поршневого пальца.A device that implements a method comprising two half-forms fixed in plates, pressing and pushing out plungers, a niresist insert installed in the form, one of the half-forms fixed on the plate is fixed, a sleeve with a horizontal cylindrical channel is installed in the fixed half-shape, connecting the filling hole with the cavity of the half-mold, the niresist insert is installed in the movable half-mold, the half-molds are reinforced with bandages with slotted channels made on them, a sealing ring is installed on the bandages, in which the fitting is connected, connected to the vacuum system of the working cavity of the mold, grooves are made in the bandages, in which the rods are set, which are driven by the pistons of the hydraulic cylinders, while the end part of the rod is made in the form of a conical protrusion, forming grooves under the holes of the piston pin.

На чертеже представлено предложенное устройство, включающее установленные на подвижной 1 и неподвижной 2 плитах пресса с горизонтальным расположением осей прессующих плунжеров и штампуемого поршня, подвижную 3 и неподвижную 4 полуформы, левую 5 и правую 6 втулки, левый выталкивающий 7 и правый прессующий 8 плунжеры, а также заливочную чашу 9. К вспомогательным элементам технологической оснастки относятся шток 10, который приводится в движение поршнем гидроцилиндра 11, бандажи 12, кольцо 13 со штуцером 14, связанным с системой вакуумирования рабочей полости формы. Шток 10 выполнен таким образом, что его торцевая часть в виде конического выступа оформляет углубления - наметку под отверстия поршневого пальца. Шток 10 под давлением рабочей жидкости в гидроцилиндре 11 входит в соответствующее углубление в полуформы 3 и 4 и, оформляя отверстия на, боковой поверхности поршня, герметизирует полость формы от возможного прорыва жидкого металла. Плунжер 7 в исходном положении своим правым торцом совмещен с торцевой поверхностью левой части полости формы. Здесь же установлена на выступах рабочей поверхности формы 3, предварительно алитированная нирезистовая вставка 15.The drawing shows the proposed device, including installed on the movable 1 and fixed 2 plates of the press with a horizontal axis of the pressing plungers and stamped piston, movable 3 and fixed 4 half-molds, left 5 and right 6 of the sleeve, left ejector 7 and right pressing 8 plungers, and also the pouring bowl 9. The auxiliary elements of technological equipment include a rod 10, which is driven by a piston of a hydraulic cylinder 11, bandages 12, a ring 13 with a fitting 14 connected to a working vacuum system her cavity forms. The rod 10 is made in such a way that its end part in the form of a conical protrusion forms the recesses - the basting under the holes of the piston pin. The rod 10 under the pressure of the working fluid in the hydraulic cylinder 11 enters the corresponding recess in the half-molds 3 and 4 and, making holes on the side surface of the piston, seals the mold cavity from a possible breakthrough of the liquid metal. The plunger 7 in the initial position with its right end face is aligned with the end surface of the left side of the mold cavity. Here, on the protrusions of the working surface of form 3, a pre-aliased niresist insert 15 is installed.

Перед началом цикла прессующий плунжер 8 установлен справа от вертикального отверстия заливочной чаши 9. На рабочую поверхность полости формы в раскрытом состоянии после прогрева газовым пламенем до температуры 250±10°С с помощью пульверизатора наносят слой графитсодержащей краски. Движением плиты 1 полуформу 3 приводят в контакт полуформой 4. Совмещение осей полуформ обеспечивается тем, что плита 1 движется вдоль колонн пресса по направляющим, обработанным с высокой точностью. На полуформах 3 и 4 по горячей посадке установлены бандажи для удержания высокого давления в полости формы. В бандажах 12 предусмотрены углубления для монтажа гидроцилиндра 11. Гидроцилиндр 11 жестко связан с бандажом полуформы 4 и свободно входит в полость полуформы 3.Before the start of the cycle, the pressing plunger 8 is installed to the right of the vertical opening of the pouring bowl 9. On the working surface of the mold cavity in the open state after heating with a gas flame to a temperature of 250 ± 10 ° C, a layer of graphite-containing paint is applied using a spray gun. By moving the plate 1, the half-mold 3 is brought into contact by the half-mold 4. The alignment of the axes of the half-molds is ensured by the fact that the plate 1 moves along the columns of the press along the guides processed with high accuracy. On the half-molds 3 and 4, hot bandages are installed to hold high pressure in the mold cavity. In the bandages 12, recesses are provided for mounting the hydraulic cylinder 11. The hydraulic cylinder 11 is rigidly connected to the band of the half mold 4 and freely enters the cavity of the half mold 3.

Усилие, прикладываемое к полуформам в момент смыкания полости, должно быть больше усилия, раскрывающего форму под давлением жидкого металла. Это усилие рассчитывается по формуле Рзап>pF, где р - давление, накладываемое на жидкий металл, F - площадь проекции поршня на плоскость разъема.The force applied to the half-molds at the moment the cavity closes should be greater than the force that opens the mold under pressure of the molten metal. This force is calculated by the formula P app > pF, where p is the pressure applied to the liquid metal, F is the projection area of the piston on the plane of the connector.

Так, при давлении р=400 МПа и диаметре поршня 90 мм Рзап=255 тс = 2,55 МН.So, at a pressure of p = 400 MPa and a piston diameter of 90 mm, Psp = 255 tf = 2.55 MN.

Расплавленный металл, перегретый выше температуры начала кристаллизации на 120±10 К, мерной дозой с погрешностью ±2% через заливочную чашу 9 заливают в полость формы. Объем воздуха внутри формы в процессе нагрева заливаемым металлом увеличивается в 5…10 раз и без принятия мер заливаемый металл может остановиться и часть полости останется незаполненной. Поэтому предусмотрено, что в момент попадания жидкого металла в заливочную чашу срабатывает температурный датчик, сигнал от которого открывает электромеханический клапан, соединяющий через щелевидные каналы по полости разъема формы через зазор между бандажами 12 и кольцом 13 через отверстие в штуцере 14 с вакуумной системой. Создаваемый вакуум до 1…5 мм ртутного столба обеспечивает требуемую вентиляцию и эффективное заполнение формы жидким металлом. В рабочей полости формы предусмотрено углубление конической формы, в которое поступает резервный объем жидкого металла. По опытным данным, этот объем составляетThe molten metal, superheated above the crystallization onset temperature by 120 ± 10 K, is poured into the mold cavity with a measured dose with an accuracy of ± 2% through the casting bowl 9. The volume of air inside the mold during heating by the cast metal increases 5 ... 10 times and without taking measures, the fill metal can stop and part of the cavity will remain empty. Therefore, it is provided that at the moment liquid metal enters the pouring bowl, a temperature sensor is triggered, a signal from which opens an electromechanical valve connecting through the slot-like channels through the cavity of the mold connector through the gap between the bandages 12 and the ring 13 through an opening in the nozzle 14 with the vacuum system. The created vacuum up to 1 ... 5 mm Hg ensures the required ventilation and efficient filling of the mold with liquid metal. In the working cavity of the mold, a recess of the conical shape is provided, into which the reserve volume of the liquid metal enters. According to experimental data, this volume is

Vp=0,2 Vп,V p = 0.2 V p

где Vп - объем металла поршня.where V p is the volume of the piston metal.

По окончании заливки включается прессующий плунжер 8.At the end of the filling, the pressing plunger 8 is turned on.

По соображениям быстрой сборки формы уровень залитого металла не должен превышать уровень плунжера 8 больше чем а=5…10 мм.For reasons of quick assembly of the mold, the level of the poured metal should not exceed the level of the plunger 8 more than a = 5 ... 10 mm.

При движении плунжера 8 заливочное отверстие перекрывается, а в полость формы запрессовывается объем металла, обеспечивающий на первом этапе подъем уровня металла до верхней точки формы, а на втором этапе - компенсацию объемной усадки металла путем наложения высокого давления на металл до начала кристаллизации.When the plunger 8 moves, the filling hole is blocked, and a metal volume is pressed into the mold cavity, which ensures at the first stage the metal level rises to the upper point of the mold, and at the second stage, compensation of the metal volume shrinkage by applying high pressure on the metal before crystallization begins.

Во время движения плунжера на участке протяженностью L в тонких сечениях, в частности там, где оформляется юбка поршня, может происходить образование слоя закристаллизовавшегося металла. Металл кристаллизуется и по поверхности контакта с плунжером 8 и втулкой 6. В это время плунжер 8 проталкивает вперед в полость формы кристаллизующийся металл, создавая давление на жидкий металл в относительно массивном месте поршня. Это давление распространяется во все точки пространства поршня, обеспечивая эффективную подпитку кристаллизующегося металла по внутренним каналам между дендритами. На втором этапе движения плунжера 8 давление, накладываемое на жидкий металл в камере опрессовки, составляет 300±10 МПа. Если время движения плунжера 8 на участке продолжительностью L не превышает 3±0,2 с, в отливке поршня гарантируется отсутствие литейных дефектов газоусадочного происхождения, а плотность металла и его физико-механические свойства не уступают свойствам деформируемого кованого или штампованного сплава того же состава.During the movement of the plunger in a section of length L in thin sections, in particular where the piston skirt is formed, a layer of crystallized metal can form. The metal crystallizes along the contact surface with the plunger 8 and the sleeve 6. At this time, the plunger 8 pushes the crystallizing metal forward into the mold cavity, creating pressure on the liquid metal in a relatively massive place of the piston. This pressure extends to all points of the piston space, providing effective feeding of crystallizing metal through the internal channels between the dendrites. In the second stage of the movement of the plunger 8, the pressure applied to the liquid metal in the pressure chamber is 300 ± 10 MPa. If the movement time of the plunger 8 in a section of length L does not exceed 3 ± 0.2 s, the casting of the piston guarantees the absence of casting defects of gas-shrink origin, and the metal density and its physical and mechanical properties are not inferior to the properties of a wrought or stamped alloy of the same composition.

Процесс изготовления поршня протекает, таким образом, в последовательности:The manufacturing process of the piston thus proceeds in the sequence:

- заливка мерной порции металла;- pouring a measured portion of metal;

- включение вакуумной системы в течение 1…2 с после начала заливки;- inclusion of a vacuum system within 1 ... 2 s after the start of pouring;

- включение прессующего плунжера 8, движение до перекрытия заливочного отверстия в течение 0,2…0,3 с;- the inclusion of the pressing plunger 8, the movement to overlap the filling hole for 0.2 ... 0.3 s;

- дальнейшее движение плунжера 8 со скоростью 40±5 мм/с - этап заполнения;- further movement of the plunger 8 with a speed of 40 ± 5 mm / s - stage of filling;

- повышение давления, развиваемого прессующим плунжером 8, до уровня 300±10 МПа;- increasing the pressure developed by the pressing plunger 8, to a level of 300 ± 10 MPa;

- выдержка под давлением в течение времени, достаточного для завершения кристаллизации и охлаждения до температуры 350…400°С;- holding under pressure for a time sufficient to complete crystallization and cooling to a temperature of 350 ... 400 ° C;

- раскрытие формы при движении плиты 1 влево с извлечением отливки из правой части полости формы;- disclosure of the mold when the plate 1 moves to the left with the extraction of the casting from the right side of the mold cavity;

- отвод прессующего плунжера 8 в исходное положение.- removal of the pressing plunger 8 to its original position.

Протяженность участка L рассчитывается по формуле:The length of the plot L is calculated by the formula:

L=L1+L2.L = L 1 + L 2 .

Здесь

Figure 00000001
,Here
Figure 00000001
,

где Vн.з. - незаполненная часть объема поршня, d - диаметр плунжера. L2 - ход плунжера, необходимый для компенсации объемной усадки поршня. На основании выполненных исследований установлено, что сплавы на основе алюминия, типа сплава Д16 при температуре t=tL+120…130 под давлением 300±10 МПа уменьшают свой объем на 11…12%, поэтомуwhere V N.C. - the unfilled part of the piston volume, d is the diameter of the plunger. L 2 - the stroke of the plunger necessary to compensate for the volumetric shrinkage of the piston. Based on the studies, it was found that alloys based on aluminum, such as alloy D16 at a temperature t = t L + 120 ... 130 under a pressure of 300 ± 10 MPa, reduce their volume by 11 ... 12%, therefore

Figure 00000002
Figure 00000002

где V - общий объем заливаемого в форму металла. Общий объем может быть рассчитан или установлен опытным путем.where V is the total volume of metal poured into the mold. The total volume can be calculated or established empirically.

Незаполненная часть объема также может быть рассчитана по формулам геометрии или определена по формуле:The unfilled part of the volume can also be calculated by the formulas of geometry or determined by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

Таким образом, основные параметры процесса могут быть определены и зафиксированы.Thus, the main process parameters can be defined and fixed.

В качестве примера определения величин L и d можно взять изготовление вышеупомянутого поршня размерами ⌀90×60 мм.As an example of determining the values of L and d, we can take the manufacture of the aforementioned piston with dimensions of ⌀90 × 60 mm.

Допустим, что V составляет 400 см3.Assume that V is 400 cm 3 .

Vф=280 см3. Усилие пресса, прикладываемое к плунжеру, Р=0,3 МН.V f = 280 cm 3 . Press force applied to the plunger, P = 0.3 MN.

Диаметр плунжераPlunger diameter

Figure 00000004
Figure 00000004

Здесь р - давление, накладываемое на металл.Here p is the pressure applied to the metal.

Р=300±10 МПа.P = 300 ± 10 MPa.

Находим d=35 мм.We find d = 35 mm.

Vопр=(0,11…0,12)V=44…48 см3.V ODA = (0.11 ... 0.12) V = 44 ... 48 cm 3 .

Отсюда L2=45…50 мм.Hence L 2 = 45 ... 50 mm.

Vн.з.=V-Vф-Vопр=400-280-(44…48)=400-280-46=74 см3.V n.a. = VV f -V ODA = 400-280- (44 ... 48) = 400-280-46 = 74 cm 3 .

Тогда L 1 = 4 V н . з . π d 2 = 80  мм

Figure 00000005
.Then L one = four V n . s . π d 2 = 80 mm
Figure 00000005
.

Таким образом, L=80+50=130 мм.Thus, L = 80 + 50 = 130 mm.

Принципиальное отличие изобретения от известных аналогов и прототипов заключается в том, что залитый жидкий металл с помощью прессующего плунжера проталкивается внутрь формы через цилиндрический канал во втулке 6. Часть проталкиваемого объема обеспечивает заполнение формы, а оставшаяся часть объема впрессовывается внутрь объема поршня под высоким давлением. Жидкий металл уменьшается в объеме, его атомы сближаются практически на то же расстояние, как в твердом металле, поэтому после опрессовки в жидком состоянии последующая кристаллизация происходит без усадки, без образования дефектов.The fundamental difference between the invention and the known analogues and prototypes is that the molten liquid metal is pushed into the mold through a cylindrical channel in the sleeve 6 using a pressing plunger. A part of the pushed volume ensures filling of the form, and the remaining part of the volume is pressed into the piston volume under high pressure. A liquid metal decreases in volume, its atoms come together almost the same distance as in a solid metal, therefore, after pressure testing in a liquid state, subsequent crystallization occurs without shrinkage, without the formation of defects.

Учитывая конструкцию поршня, можно было бы опрессовку жидкого металла осуществлять внутри полости формы. Такой вариант недопустим, потому что при обратном движении плунжера 8 металл попадает в зазор между плунжером 8 и втулкой 6, что неизбежно ведет к задирам, к разрушению и плунжера и втулки.Given the design of the piston, it would be possible to pressure test the liquid metal inside the mold cavity. This option is unacceptable, because with the reverse movement of the plunger 8, the metal falls into the gap between the plunger 8 and the sleeve 6, which inevitably leads to scuffing, destruction of both the plunger and the sleeve.

Недопустим и перелив жидкого металла выше отметки а (см. чертеж) а=5…10 мм, так как металл, закристаллизовавшийся в заливочном отверстии, может быть извлечен только путем выворачивания по резьбе заливочной чаши 9, что приводит к неоправданной потере времени, к снижению производительности.The overflow of liquid metal is also unacceptable above the mark a (see drawing) a = 5 ... 10 mm, since the metal that has crystallized in the pouring hole can only be removed by turning the pouring bowl 9 through the thread, which leads to an unjustified loss of time, to a decrease performance.

Предусмотренный канал d×L, таким образом, выполняет сложные функции формообразования поршня и формирование плотной бездефектной структуры путем запрессовывания кристаллизующегося металла в жидкий металл, который передаст давление во все точки пространства поршня по каналам между дендритами, а именно:The provided d × L channel, thus, performs complex functions of piston shaping and the formation of a dense defect-free structure by pressing crystallizing metal into molten metal, which will transfer pressure to all points of the piston space through the channels between dendrites, namely:

- выдувание остатков металла из заливочного отверстия;- blowing out metal residues from the filling hole;

- включение гидроцилиндров 11, подрыв и извлечение штоков 10 из поршня;- the inclusion of hydraulic cylinders 11, undermining and removing the rods 10 from the piston;

- выталкивание поршня прессующим плунжером 7 из левой полости формы;- ejection of the piston by the pressing plunger 7 from the left mold cavity;

- подготовку технологической оснастки к следующему циклу заливки.- preparation of technological equipment for the next pouring cycle.

По предварительным данным, время полного цикла составляет 150…180 с. Производительность 20…25 отливок в час. Однако, если учесть, что комплект технологической оснастки является быстросъемным, выдержку оснастки в рабочем пространстве пресса можно сократить до 30…40, а охлаждение до температуры 350…400°С осуществлять за пределами пресса в технологическом приспособлении, так как больших усилий для выталкивания отливки не требуется. В этом случае производительность повышается в 3…4 раза и процесс по технико-экономическим критериям достигает более высокой конкурентоспособности по сравнению с процессами, используемыми ведущими мировыми фирмами.According to preliminary data, the full cycle time is 150 ... 180 s. Productivity 20 ... 25 castings per hour. However, taking into account that the set of technological equipment is quick-detachable, the holding time of the equipment in the working space of the press can be reduced to 30 ... 40, and cooling to a temperature of 350 ... 400 ° C is carried out outside the press in the technological device, since there is not much effort to push the casting out required. In this case, productivity increases by 3 ... 4 times and the process, according to technical and economic criteria, reaches higher competitiveness in comparison with the processes used by leading world companies.

Заявляемое изобретение позволяет повысить качество поршней за счет формирования плотной равномерной мелкозернистой структуры как в тонких, так и в массивных сечениях за счет повышения механических свойств, повышения прочности соединения нирезистовой вставки с алюминиевым корпусом. Улучшены условия труда, повышена безопасность работы. Повышается производительность за счет непрерывности, механизации и автоматизации процессов сборки формы, опрессовки металла, извлечения отливки.The claimed invention allows to improve the quality of the pistons due to the formation of a dense uniform fine-grained structure in both thin and massive sections by increasing the mechanical properties, increasing the strength of the connection of the niresist insert with an aluminum case. Improved working conditions, increased work safety. Productivity is increased due to the continuity, mechanization and automation of the processes of mold assembly, metal crimping, and casting extraction.

Claims (1)

Устройство для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания, содержащее две полуформы, закрепленные на плитах, прессующий и выталкивающий плунжеры, нирезистовую вставку, гидроцилиндры со штоками, торцевая часть которых выполнена в виде конического выступа, оформляющего углубления под отверстия поршневого пальца, отличающееся тем, что одна из полуформ выполнена неподвижной и снабжена втулкой с горизонтальным цилиндрическим каналом, соединяющая заливочное отверстие с полостью полуформы, нирезистовая вставка установлена в подвижной полуформе, при этом полуформы снабжены бандажами, на которых выполнены щелевые каналы, и установленным на бандажи герметизирующим кольцом со штуцером, связанным с системой вакуумирования рабочей полости формы, причем в бандажах выполнены углубления, в которых установлены гидроцилиндры с поршнями и штоками. A device for the manufacture of pistons of internal combustion engines, containing two half-molds mounted on plates, pressing and pushing plungers, a niresist insert, hydraulic cylinders with rods, the end part of which is made in the form of a conical protrusion, forming grooves under the holes of the piston pin, characterized in that one of the half-mold is made stationary and provided with a sleeve with a horizontal cylindrical channel connecting the filling hole with the cavity of the half-mold, a niresist insert is installed in Vision mold half, the mold halves are provided with cable ties, which are made slotted channels and bands mounted on the sealing ring with a nipple associated with the system operating vacuum mold cavity, wherein the recesses in the shroud in which are installed cylinders with pistons and rods.
RU2013150436/02A 2013-11-12 2013-11-12 Device for pistons manufacturing of internal combustion engine RU2563398C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013150436/02A RU2563398C2 (en) 2013-11-12 2013-11-12 Device for pistons manufacturing of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013150436/02A RU2563398C2 (en) 2013-11-12 2013-11-12 Device for pistons manufacturing of internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013150436A RU2013150436A (en) 2015-05-20
RU2563398C2 true RU2563398C2 (en) 2015-09-20

Family

ID=53283798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013150436/02A RU2563398C2 (en) 2013-11-12 2013-11-12 Device for pistons manufacturing of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2563398C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2657668C2 (en) * 2016-05-20 2018-06-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Method for controlling process of aluminium alloys crystalization during injection moulding
RU180716U1 (en) * 2017-08-21 2018-06-21 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "СофтАвтоматик" CRYSTALLIZING UNDER PRESSURE CASTING DEVICE
RU185990U1 (en) * 2018-03-19 2018-12-26 Игорь Александрович Тихомиров DEVICE FOR OBTAINING A COXIAL LOCATION OF HOLES FOR FINGERS IN PISTON CASTING

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2111085C1 (en) * 1996-06-13 1998-05-20 Владимирский государственный технический университет Method of tool-making for hot and cold moulding and forging
RU98103919A (en) * 1998-03-02 2000-01-10 Владимирский государственный университет METHOD FOR MAKING CASTINGS OF GAS AND Pneumatic valves
RU2193945C2 (en) * 2000-05-30 2002-12-10 Коростелев Владимир Федорович Method for making metallic blanks by pressure die casting and apparatus for performing the same
RU2324574C2 (en) * 2006-04-17 2008-05-20 Открытое акционерное общество "КАМАЗ-Металлургия" Production method for engine pistons of internal combustion

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2111085C1 (en) * 1996-06-13 1998-05-20 Владимирский государственный технический университет Method of tool-making for hot and cold moulding and forging
RU98103919A (en) * 1998-03-02 2000-01-10 Владимирский государственный университет METHOD FOR MAKING CASTINGS OF GAS AND Pneumatic valves
RU2193945C2 (en) * 2000-05-30 2002-12-10 Коростелев Владимир Федорович Method for making metallic blanks by pressure die casting and apparatus for performing the same
RU2324574C2 (en) * 2006-04-17 2008-05-20 Открытое акционерное общество "КАМАЗ-Металлургия" Production method for engine pistons of internal combustion

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2657668C2 (en) * 2016-05-20 2018-06-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Method for controlling process of aluminium alloys crystalization during injection moulding
RU180716U1 (en) * 2017-08-21 2018-06-21 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "СофтАвтоматик" CRYSTALLIZING UNDER PRESSURE CASTING DEVICE
RU185990U1 (en) * 2018-03-19 2018-12-26 Игорь Александрович Тихомиров DEVICE FOR OBTAINING A COXIAL LOCATION OF HOLES FOR FINGERS IN PISTON CASTING

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013150436A (en) 2015-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101274361B (en) Low speed vacuum squeeze casting technology
US3344848A (en) Die casting apparatus with non-turbulent fill and dual shot plunger arrangement
US7806162B2 (en) Controlled pressure casting
US7464744B2 (en) Shot sleeve insert and method of retarding heat erosion within a shot sleeve bore
CN201493468U (en) Dual liquid forging die for squeezing and casting
RU2563398C2 (en) Device for pistons manufacturing of internal combustion engine
CN101633041A (en) Double liquid-state forging die for extrusion casting
CN104439159A (en) Compound liquid forging squeeze casting equipment
CN106270441A (en) The atresia pine defect casting forming method of heavy wall die casting
CN209077751U (en) A kind of die casting of excess enthalpy offset-type pressurized
CN106984769B (en) A kind of hot investment casting pressure wax apparatus
CN106623856B (en) A kind of method and apparatus improving extrusion casint Piston Casting quality
CN106041021B (en) A kind of pressurized structure of high-air-tightness die casting
CN204449261U (en) Composite liquefied die forging extrusion casting apparatus
RU2312738C1 (en) Investment casting method at pressure crystallization and apparatus for performing the same
Iwata et al. Change in molten metal pressure and its effect on defects of aluminum alloy die castings
RU2324574C2 (en) Production method for engine pistons of internal combustion
US6651727B1 (en) Method and apparatus for injecting molten metal into a mold
CN109986057B (en) Aluminum alloy made household air conditioner stop valve and manufacturing method thereof
RU2476291C1 (en) Method of making ice pistons and device to this end
EP2949413A1 (en) A method of making a casting of a heat exchanger
RU2779724C1 (en) Method for the production of blanks for internal combustion engine pistons from high-strength aluminum alloys with a niresist insert for subsequent isothermal forging
RU2674543C1 (en) Internal combustion engines from aluminum alloys pistons manufacturing method
CN204449262U (en) Compound Die Forging dual control contoured squeeze casting machine
CN220361977U (en) Die casting die for precision steel casting

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151114