Способ получения составных деталей

 

Использование: область обработки металлов давлением, соединение деталей посредством пластической деформации, получение тарельчатых клапанов двигателей внутреннего сгорания. Сущность: способ получения составных деталей включает одновременное образование глухого отверстия в одной из заготовок со сборкой ее со стержневой заготовкой путем вдавливания стержневой заготовки в нагретую до ковочной температуры заготовку и далее последующее их совместное деформирование. 3 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, касается соединения деталей посредством пластической деформации и может быть использовано для получения тарельчатых клапанов двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ получения составных деталей, заключающий в том, что производят сборку предварительно нагретых заготовок и пластическое деформирование охватывающей заготовки, обеспечивая затекание металла охватывающей заготовки в кольцевую выточку охватываемой заготовки [1] Такой способ неприемлем для получения тарельчатых клапанов ДВС, испытывающих высокие динамические нагрузки и воздействие высоких температур.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения составных деталей, например тарельчатых клапанов двигателей внутреннего сгорания, включающий образование глухого отверстия в одной из заготовок, сборку ее со стержневой заготовкой и последующее их совместное деформирование с получением неразъемного соединения [2] Однако известный способ не обеспечивает высокого качества получаемых составных деталей, так как стенки отверстия в одной из заготовок и поверхность стержневой заготовки неизбежно загрязнены оксидами и другими адсорбатами, ухудшающими кузнечную сварку контактных поверхностей заготовок, что снижает механическую прочность соединения и, следовательно, качество получаемых деталей, особенно в том случае, когда перед сборкой осуществляют нагрев заготовок.

Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении качества соединения заготовок, что, в конечном итоге, обеспечивает повышение долговечности работы составных деталей, а также экономии металла и энергетических затрат.

Это достигается тем, что по способу получения составных деталей, например тарельчатых клапанов двигателей внутреннего сгорания, включающему образование глухого отверстия в одной из заготовок, сборку ее со стержневой заготовкой и последующее их совместное деформирование с получением неразъемного соединения, образование отверстия в одной из заготовок и сборку ее со стержневой заготовкой осуществляют одновременно путем вдавливания стержневой заготовки в нагретую до ковочной температуры заготовку.

При этом обеспечивается чистота контактируемых поверхностей, образующих соединение заготовок, так как в процессе вдавливания стержневой заготовки находящиеся на его поверхности оксиды и другие адсорбаты снимаются кромкой прошиваемой полости. В результате улучшается свариваемость контактных поверхностей заготовок, что повышает механическую прочность соединения, а это, в свою очередь, повышает качество соединения и, следовательно, качество получаемых деталей.

Таким образом, наличие совокупности существенных признаков заявляемого изобретения приводит к достигаемому техническому результату. При осуществлении предложенного способа в использовании флюса нет необходимости, так как в процессе внедpения стержня в деталь с его поверхности кромкой образующейся полости снимаются оксиды и другие адсорбаты, что обеспечивает удовлетворительную чистоту свариваемых поверхностей, гарантирующую повышенное качество соединения и, следовательно, высокое качество получаемых деталей.

Нагрев прошиваемой заготовки до ковочной температуры необходим для многократного снижения предела текучести металла, что обеспечивает невысокое усилие прошивки.

Применение в процессе сборки заготовок ненагретого (или слабо нагретого) стержня обеспечивает высокую прочность металла, что позволяет использовать стержневую заготовку в качестве инструмента прошивня. Этот технологический прием позволяет повысить качество соединения, так как при прошивке глухого отверстия (сборке заготовок) обеспечивается чистота свариваемых поверхностей.

Способ позволяет повысить его производительность за счет совмещения образования отверстия в заготовке со сборкой ее со стержнем, а также за счет исключения необходимости предварительной обработки торца стержня, так как оксиды и другие адсорбаты в процессе прошивки снимаются с поверхности стержневой заготовки кромкой образующейся полости.

Способ позволяет снизить стоимость процесса, так как совмещаются две операции: образование отверстия и сборка и, как следствие, нет необходимости в изготовлении инструмента для образования отверстия, используя для этого стержневую заготовку.

Способ позволяет при получении составных деталей, например типа клапана двигателя внутреннего сгорания, использовать головную часть детали, выполненную из высококачественных марок стали, так как именно эта часть клапана двигателя внутреннего сгорания испытывает высокие динамические нагрузки и высокие температуры, а стержень из обычных марок стали. Это позволяет обеспечить экономию дорогостоящего металла, а следовательно, снизить стоимость получаемых клапанов двигателя внутреннего сгорания.

На фиг. 1 показано исходное положение заготовок перед сборкой; на фиг. 2 положение заготовок после сборки; на фиг. 3 соединение заготовок, полученное после их совместного деформирования.

Способ применительно к получению тарельчатых клапанов ДВС осуществляют следующим образом.

Получают из жаропрочной стали (или жаропрочного сплава) заготовку 1, производят ее нагрев до ковочной температуры.

Затем стержневую заготовку 2 подают в полость матрицы 3 с упором в торец выталкивателя 4 таким образом, чтобы длина l выступающего их стержневой полости элемента а соответствовала условиям l 2,5d, где d диаметр стержневой заготовки, и образования неразъемного соединения двух заготовок применительно к конструкции тарельчатого клапана ДВС (см. фиг. 1). Затем в приемник матрицы 3 подают нагретую до ковочной температуры заготовку с упором в торец стержневой заготовки 2 и перемещают ее пуансоном 5 до упора в днище приемника матрицы 2. В результате осуществляют образование глухого отверстия в заготовке и одновременно сборку заготовки со стержневой заготовкой 2 (см. фиг. 2).

После выдержки необходимого для прогрева элемента а за счет теплопередачи от заготовки, обеспечивающего получение предела текучести металла элемента а, не превышающего предел текучести металла заготовки с учетом ее охлаждения за время выдержки, осуществляют совместное деформирование собранных заготовок для получения прочного неразъемного соединения (см. фиг. 3). В случае использования высокопрочного материала для изготовления стержневой заготовки 1 целесообразно после сборки заготовок 1 и 4 сделать дополнительный нагрев.

Образующаяся после совместного деформирования заготовок головка б в продольном разрезе имеет форму сплюснутого овала (см. фиг. 3).

П р и м е р. Для штамповки партии тарельчатых клапанов ДВС изготавливают цилиндрическую заготовку диаметром 27 мм и высотой 15 мм из стали 40х10 С 2 с любым из известных способов.

Из той же стали на отрезном штампе известной конструкции из прутка диаметром 18,5 мм получают стержневую заготовку длиной 120 мм.

Затем стержневую заготовку подают в полость матрицы штампа известной конструкции до упора в торец выталкивателя, обеспечивая длину элемента а, равную 16 мм.

Цилиндрическую заготовку, нагретую в печи любой известной конструкции до температуры 1100оС, подают в приемник матрицы штампа и осуществляют получение детали в два перехода.

При перемещении пуансона стержневая заготовка вдавливается в цилиндрическую заготовку. В результате получают полуфабрикат с головкой диаметром 27 мм, высотой 19 мм и длиной стержня 104 мм, имеющего диаметр 18,5 мм.

Затем производят нагрев этого полуфабриката до температуры 1100оС в печи любой известной конструкции и осуществляют штамповку второго перехода с образованием тарелки клапана (схема штампа не показана).

В результате совместного пластического деформирования заготовок получали партию поковок для получения тарельчатых клапанов ДВС в количестве 150 штук.

Полученные разрезы в месте сопряжения заготовок показали, что на стержневой заготовке образуется головка овальной формы.

Металлографические исследования показали качественную механическую связь контактируемых поверхностей заготовок, обеспечивающую прочное соединение.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОСТАВНЫХ ДЕТАЛЕЙ, например тарельчатых клапанов двигателей внутреннего сгорания, включающий образование глухого отверстия в одной из заготовок, сборку ее со стержневой заготовкой и последующее их совместное деформирование с получением неразъемного соединения, отличающийся тем, что образование отверстия в одной из заготовок и сборку ее со стержневой заготовкой осуществляют одновременно путем вдавливания стержневой заготовки в нагретую до ковочной температуры заготовку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением, касается соединения металлических деталей посредством пластической деформации и может найти применение для получения тарельчатых клапанов двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к обработке металлов давлением

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении клапанов для двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к технологии кузнечно-штамповочного производства деталей клапанов поршневых двигателей и компрессоров и может быть использовано в машиностроении

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Выпускной клапан (1) предназначен для использования в двигателе внутреннего сгорания. Выпускной клапан (1) содержит стержень (14) и клапанный диск (11) на нижнем конце стержня (14). Клапанный диск (11) на своей верхней поверхности имеет посадочную фаску (10). Клапанный диск (11) выполнен из основного материала, посадочная фаска состоит из материала посадочной фаски, который отличается от основного материала. Материал посадочной фаски представляет собой сплав на основе никеля. Сплав, с указанием состава в процентах по весу и без учета обычных примесей и неизбежных остаточных количеств компонентов раскислителей, включает по меньшей мере от 34,0 до 44,0% Cr, совокупное количество Nb и Та в диапазоне по меньшей мере от 2,8 до 6,1%, от 0,3 до 2,0% Ti, не более 0,2% Al, не более 0,04% В, не более 0,8% Fe, не более 0,04% С, не более 0,4% Si и остальное количество Ni, где количество Ti+Nb+0,5×Ta варьирует в диапазоне от 3,4 до 6,6%, при этом количество Nb+0,5×Ta составляет менее 3,0%, если количество Ti составляет свыше 1,5%. Раскрыт способ изготовления выпускного клапана. Технический результат заключается в улучшении механических свойств клапана в сочетании с повышением устойчивости к высокотемпературной коррозии. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 табл., 7 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении пластическим деформированием составных деталей типа поковки тарельчатого клапана двигателя внутреннего сгорания. Производят одновременное образование отверстия в головной металлической заготовке и сборку ее со стержневой металлической заготовкой. Для этого стержневую заготовку вдавливают в нагретую до ковочной температуры головную заготовку. Затем производят их совместное деформирование с получением неразъемного соединения. Вдавливание стержневой заготовки осуществляют с приложением к головной заготовке усилия противодавления, которое определяют с учетом напряжения противодавления. Величину напряжения противодавления выбирают из приведенного диапазона. В результате обеспечивается повышение качества составных деталей. 3 ил., 1 пр.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении составных стержневых деталей типа клапанов. Стержневую заготовку после градиентного нагрева участка высадки устанавливают в приемник и стержневую полость матрицы с упором в торец выталкивателя. Заготовку соосно размещают в полости матрицы с зазором между ними. В процессе градиентного нагрева обеспечивают нагрев торцевой части участка высадки стержневой заготовки за счет теплопередачи. Нагретую головную заготовку размещают на торцевой части участка высадки стержневой заготовки. В головной заготовке образуют глухое отверстие вдавливанием в нее стержневой заготовки. Затем заготовки совместно деформируют. В процессе совместного деформирования на поверхности стержневой заготовки выдавливанием формируют оболочку. Температуру нагрева заготовок определяют с использованием приведенного соотношения. В результате обеспечивается повышение прочности неразъемного соединения заготовок, снижение трудоемкости процесса и расхода энергоресурсов. 4 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении стержневых изделий типа клапан. Отрезанную от прутка заготовку устанавливают на матрицу в отверстие подвижной ступицы, размещенной в корпусе штампа. Первоначально между рабочими поверхностями матрицы и ступицы образована полость, высота которой не превышает двух диаметров заготовки. Затем производят выдавливание заготовки под действием пуансона при неподвижной ступице. При этом выдавливание одновременно ведут в очко матрицы и в упомянутую полость. Затем под действием ступицы и пуансона одновременно формуют тарелку и стержень клапана. В результате обеспечивается повышение производительности изготовления и улучшение прочностных и эксплуатационных свойств полученных изделий. 1 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, где используются тарельчатые клапаны. Полый тарельчатый клапан (10) имеет головку (14), образованную за одно целое с одной концевой стороной стержня (12). Клапан (10) содержит полую часть (S1), расположенную со стороны головки (14), и полую часть (S2), расположенную со стороны стержня (12). Полая часть (S1) и полая часть (S2) отделены друг от друга перегородкой (15), выполненной в районе галтельной части (13) между головкой (14) клапана и стержнем (12) клапана. Полая часть (S1), расположенная со стороны головки (14), образована посредством перегородки (15), сферического углубления корпусной части головки (14) и закрывающего элемента, образующего нижнюю поверхность полой части (S1), расположенной со стороны головки (14). На обращенной к камере сгорания стороне головки (14), в полой части (S1), расположенной со стороны головки, выполнена теплоизолирующая часть, содержащая газ или материал, имеющий более низкую теплопроводность по сравнению с металлом, образующим клапан (10). В полой части (S2), расположенной со стороны стержня (12), выполнена охлаждающая часть, в которую загружено охлаждающее вещество (19). Теплоизолирующий эффект достигается в теплоизолирующей части. Теплорассеивающий эффект достигается в охлаждающей части. Посредством задания по меньшей мере одного из положения перегородки (15) в направлении вверх-вниз и длины перегородки (15) в направлении вверх-вниз обеспечивается регулирование относительных величин теплоизолирующего эффекта и теплорассеивающего эффекта. Раскрыт способ регулирования относительных величин теплоизолирующего эффекта и теплорассеивающего эффекта полого тарельчатого клапана. Технический результат заключается в повышении механической прочности тарельчатого клапана. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх