способ упрочнения седел клапанов двигателя внутреннего сгорания из алюминиевого сплава
Классы МПК: | C25D11/06 из электролитов |
Автор(ы): | Дударева Наталья Юрьевна (RU), Гайнатуллин Ильмир Ильдусович (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-06-16 публикация патента:
27.05.2010 |
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к технологии упрочнения седел клапанов методом микродугового оксидирования, и может быть использовано для упрочнения седел клапанов двигателей внутреннего сгорания из алюминиевого сплава. Способ включает упрочнение поверхности седла клапана в электролите, при этом упрочнение осуществляют методом микродугового оксидирования в течение 2-х часов в электролите, состоящем из дистиллированной воды с добавлением 1-2 г/л КОН и 2-6 г/л Na2SiO 3, при силе тока на аноде Ia=0,1÷1,0 А, силе тока на катоде Iк=0,1÷1,0 А, напряжении на аноде Ua=345-405 В и напряжении на катоде Uк=90-130 В. Технический результат: повышение износостойкости и микротвердости седел клапанов и технологичности способа. 1 табл.
Формула изобретения
Способ упрочнения седел клапанов двигателя внутреннего сгорания из алюминиевого сплава, включающий упрочнение поверхности седла клапана в электролите, отличающийся тем, что упрочнение поверхности осуществляют методом микродугового оксидирования в течение 2-х часов в электролите, состоящем из дистиллированной воды с добавлением 1-2 г/л КОН и 2-6 г/л Na2SiO3, при силе тока на аноде Ia=0,1÷1,0 А, силе тока на катоде Iк=0,1÷1,0 А, напряжении на аноде Ua=345-405 В и напряжении на катоде Uк=90-130 В.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к технологии упрочнения седел клапанов методом микродугового оксидирования (МДО), и может быть использовано для упрочнения алюминиевых седел клапанов двигателей внутреннего сгорания.
Известен способ упрочнения седел клапанов, изготовленных из чугунов, методом газопорошковой лазерной наплавки хромборникелевым сплавом. Наплавка ведется с подачей наплавочного порошка в зону обработки при Р=2 3 кВт и v=0,1 0,2 м/мин, толщина слоя 0,7 0,8 мм.
[Упрочнение и легирование деталей машин лучом лазера. / B.C.Коваленко, Л.Ф.Головко - К.: Тэхника, 1990 г.]
Известен способ упрочнения седел клапанов методом газопламенной наплавки с применением порошков. Обработка наплавочного слоя и упрочнение производится плазмой. Наплавка производится порошковой проволокой ПП-НП-25Х5ФМС, под флюсом АН-20. Режим наплавки: диаметр проволоки 5 мм, сила тока 450-530 А, скорость наплавки 25 м/ч. [Плазменное поверхностное упрочнение. / Л.К.Лещинский - К.: Тэхника, 1990 г.]
Недостатками вышеописанных способов упрочнения поршневых канавок являются сложность химического состава легирующего компонента и, соответственно, его высокая стоимость. К тому же технология упрочнения связана с расплавлением материала, что обычно характеризуется низкой адгезией наплавляемого материала к подложке.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ упрочнения седел клапанов двигателя внутреннего сгорания композиционными электрохимическими покрытиями (КЭП), которые получают электроосаждением металла с дисперсными частицами. КЭП получают в гальванической ванне, в которую заливают электролит, засыпают порошок (Ni, Si, C), устанавливают аноды, деталь является катодом; дисперсную фазу электролита поддерживают во взвешенном состоянии или транспортируют к катоду. При пропускании через суспензию электрического тока на детали образуется покрытие (КЭП Ni-SiC). Толщина покрытия 0,1 мм, микротвердость слоя порядка 10 ГПа. [Бородин И.Н. Упрочнение деталей композиционными покрытиями. - М.: Машиностроение, 1982 г.]
Недостатком способа, выбранного в качестве прототипа, является то, что для получения такого покрытия в электролит необходимо добавлять порошки (т.е. получение дисперсной фазы, размеры частиц в которой тоже имеют значение), а также необходимость поддержания дисперсной фазы электролита во взвешенном состоянии.
Задача изобретения: повышение износостойкости седел клапанов в двигателях внутреннего сгорания за счет упрочнения МДО, использование в ДВС седел клапанов из алюминиевых сплавов.
Поставленная задача достигается тем, что в способе упрочнения седел клапанов двигателя внутреннего сгорания, при котором осуществляют упрочнение поверхности седла клапана в электролите, упрочнение поверхности осуществляют методом микродугового оксидирования в течение 2-х часов при силе тока I=0,1÷1 А и напряжении U=400÷600 В, а седло клапана выполнено из алюминиевого сплава.
Толщина упрочненного слоя, формируемого методом МДО, может составлять до 0,3 мм, имеет хорошее сцепление с подложкой и характеризуется высокой микротвердостью до 24 ГПа.
Пример конкретной реализации способа.
Методом МДО было произведено упрочнение седел клапанов двигателя ДМ 1, изготовленных из алюминиевого сплава Д 16.
Предлагаемый способ упрочнения седел клапанов реализуется с использованием установки МДО, которая состоит из ванны, заполненной электролитом, в нее погружают катод и анод (роль анода выполняет седло клапана), затем через них пропускают электрический ток.
Технологические параметры:
- электролит состоит из дистиллированной воды с добавлением
1-2 г/л КОН и 2-6 г/л Na2SiO3;
- обработка ведется в течение 2 часов;
- при обработке ведется контроль за следующими показателями:
(t - температура электролита, Ia - сила тока на аноде, Iк - сила тока на катоде, Ua - падения напряжения на аноде, Uк - падение напряжения на катоде).
В процессе обработки выше приведенные параметры имели следующие значения:
t=24÷32°C.
Ia-0,1÷1A,
Iк=0,1÷1А,
Ua=345-405 В,
Uк=90-130 В.
После упрочнения микротвердость поверхности седла клапана стала Нµ=10 ГПа.
Были проведены стендовые испытания седел клапанов на износостойкость. Результаты испытаний на износ для однотипных седел клапанов сведены в таблицу.
Седла клапана | Изменение массы седла клапана m, г | Разность между начальным и конечным l, мм |
Седло клапана без упрочнения | 0,021 | 0,0275 |
Седло клапана, упрочненное методом МДО | 0 | 0,0005 |
Предложенный способ упрочнения седел клапанов из алюминиевого сплава имеет по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
- высокая твердость;
- высокая износостойкость;
- высокая адгезия к подложке;
- высокая технологичность способа.
Класс C25D11/06 из электролитов