способ получения составных деталей

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.

Описание изобретения к патенту

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 1100^оС, 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 1100^оС 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.