3.2. Виготовлення заготовок поршнів

Заготовки алюмінієвих поршнів двигунів виготовляють литтям у постійні металеві форми - кокілі. Широко застосовують армовані виливки поршнів – силумінові виливки з залитим у головці стальним кільцем, яке регулює теплові деформації поршня. Для підсилення конструкції поршня в його бобишки заливають пластини зі спеціального матеріалу - інвару.

Висока точність кокільних виливків (12...14 квалітети) і якість поверхні дають можливість залишати порівняно невеликі припуски на механічну обробку - 1,2...1,5 мм. Заготовки поршнів отримують з отворами під поршневий палець.

Після обрізання ливникової системи заготовки піддають термічній обробці для забезпечення заданих механічних властивостей і усунення внутрішніх напруг. Термічна обробка (старіння) полягає в нагріванні заготовок поршнів до температури 80…160 С, витримуванні при ній протягом 6..12 година. Після такої термічної обробки твердість заготовки звичайно знаходиться в межах НВ 100…140.

3.3. Особливості механічної обробки поршнів

Поршні при обробці здебільшого встановлюють по допоміжних базах, які вибирають так, щоб нежорсткий у радіальних напрямках поршень можна було надійно, з мінімальними деформаціями, затиснути у встановлювальному пристрої. Крім того, при використанні цих баз повинна бути створена можливість одночасної обробки найбільшої кількості поверхонь поршня, щоб похибки встановлення були мінімальними.

За такі бази в поршнів із суцільною юбкою використовують внутрішній поясок юбки і її торець.

За допоміжні бази у поршнів з вирізаною юбкою використовують спеціально оброблені нижні площини приливів бобишок отвору під палець і два встановлювальних точно оброблених отвори на цих площинах.

У більшості поршнів (особливо з овальними юбками) свердлять центрувальний отвір у днищі поршня. Для цього на ньому виконують бобишку, яку після основних операцій обробки зрізають. Обробка допоміжних базових поверхонь вказується в кресленнях як технологічна необхідність - вони не є робочими.

При обробці поршнів на автоматичних лініях використовують переважно встановлювальні отвори, а не пояски юбки, тому що встановлення заготовки на два отвори визначає не тільки осьове, але і її кутове положення відносно різального інструменту.

Обидві допоміжні бази (отвір у бобишці та внутрішній поясок юбки) обробляють по 8 квалітету - щоб зменшити зазори між встановлювальними елементами пристроїв і базами. Опорні базові поверхні (торець чи юбка площини приливів бобишок під палець) прагнуть обробляти за одне встановлення з обробкою встановлювальних отворів, щоб забезпечити їхню перпендикулярність.

Чистову й оздоблювальну обробку отворів під палець виконують після того, як зовнішні поверхні начисто оброблені. Щоб уникнути при цьому похибки базування, найчастіше поршні встановлюють по зовнішній поверхні юбці і опирають на днище.

Оскільки поршні автомобільних двигунів є тонкостінними деталями з необроблюваними внутрішніми порожнинами, то однією з основних технічних вимог є забезпечення рівномірності товщини стінок. Кокільні виливки відрізняються високою концентричністю зовнішньої і внутрішньої поверхонь поршнів, що дозволяє при обробці встановлювальних баз центрувати поршень по зовнішній поверхні головки і не використовувати складних пристроїв для центрування в першій операції по внутрішній поверхні, яка залишається необробленою.

При обробці менш точних заготовок поршнів базування в першій операції виконують по внутрішній поверхні.

Характерна послідовність механічної обробки поршнів така:

1) обробка допоміжних баз - розточування пояска юбки, підрізання її торця (чи фрезерування площин бобишок і обробка встановлювальних отворів у них) і центрування днища; поршень базують по зовнішній поверхні головки, опираючи її днищем у пристрої; рідше - по внутрішній поверхні з упором у внутрішню стінку днища,

2) токарна обробка зовнішніх поверхонь з встановленням за допоміжними базами; при використанні багатошпиндельних напівавтоматів виконують попередню і чистову токарну обробку всіх зовнішніх поверхонь днища, головки і канавок остаточно в розмір;

3) попередня обробка отворів під пальця (зенкерування, розточування канавок під стопорні кільця і розвірчування в лінію) з встановленням за допоміжними базами;

4) свердління отворів у кільцевих канавках; свердління малих отворів під прорізи в юбці і фрезерування прорізів (горизонтальних і вертикальних); встановлення по допоміжних базах;

5) припасування по масі (фрезерування площини бобишок чи розточування базового пояска);

6) шліфування чи тонке обточування юбки;

7) відрізання центрової бобишки чи її цекування у рівень з днищем; база - зовнішня поверхня голівки;

8) покриття оловом;

9) тонке розточування отвору під палець; база - зовнішня поверхня юбки і днище; рідше - тонке розвірчування в лінію;

10) остаточний контроль; сортування поршнів на групи по діаметрах юбок і отворів під палець.

Поршні часто виготовляють на автоматичних лініях, на яких здійснюють такі процеси:

1) приготування алюмінієвого сплаву в плавильних агрегатах;

2) лиття заготовок у кокілі на автоматичній ливарній машині;

3) зрізання ливникової системи;

4) термічна обробка заготовок;

5) контроль твердості виливків;

6) механічна обробка;

7) покриття оловом оброблених поршнів;

8) контроль і сортування поршнів по розмірах юбки й отворів під палець;

9) нанесення на поршень захисного шару, обгортання їх у папір і пакування комплекту поршнів у коробку.