Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10953
.pdf
проиллюстрированным вариантом осуществления.
После подробного описания и выяснения природы нашего изобретения и способа его осуществления, мы
заявляем, что то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_418504.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=418504&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB418504A
[]
А'
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: январь. 20, 1933. № 1976/33.
418,,504 -S h y Complete Accepted: Oct. 22, 1934.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, касающиеся изделий чашеобразной формы, таких как поршни, и способов их
изготовления.
(Сообщение от ALumIINiuM LIMITED, корпорации, учрежденной в соответствии с законодательством
Доминиона Канада, расположенной в здании Canada Life Building, Торонто, Канада):
Я, Артур Гарольд Стивенс, бакалавр наук.
(Лауд), член Королевского колледжа патентных поверенных, член Королевского института патентных
поверенных; подданный короля Великобритании; из фирмы Stevens, Langner, Parry & Rollinson,
расположенной по адресу: 5/9, Quality Court, Chancery Lane, London, W.C.2, дипломированные патентные
поверенные: настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые
будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к полым или чашеобразным металлическим изделиям, таким как поршни, а
также к способу и устройству для их изготовления. Изобретение относится, в частности, к поршням
двигателей внутреннего сгорания, изготовленным из алюминия и его сплавов или других легких металлов или
сплавов.
При производстве поршней и подобных деталей для двигателей внутреннего сгорания из алюминия и его
сплавов или аналогичных легких металлов обычно использовали отливку изделий в постоянных формах.
В частности, до настоящего времени было принято изготавливать поршни и подобные детали из легких
металлов и сплавов методом литья в охлажденном состоянии в постоянных формах для получения
мелкозернистой структуры, свободной от пористости и имеющей сеть эвтектики, в значительной степени
окружающую избыточный материал сплава. Эти поршни производятся в больших количествах, исчисляемых
несколькими миллионами в год, и доказали свою способность выдерживать нагрузки, которым подвергаются
поршни двигателей внутреннего сгорания, а также противостоять износу и деформации в такой степени, что в
значительной степени заменили другие типы поршней в области двигателей внутреннего сгорания
автомобилей.
Однако многолетнее использование поршней этого типа показало, в каком направлении можно внести
дальнейшие улучшения. Например, было установлено, что для юбки поршня желательно иметь большую
прочность на растяжение L и более высокую устойчивость к усталости, чем те, которые можно получить в
поршнях типа r5 без ущерба для других важных факторов, таких как вес и твердость. В попытке уменьшить
разницу в тепловом расширении между алюминиевыми поршнями и чугунными цилиндрами, возникающую
из-за относительно высокого коэффициента теплового расширения алюминия, значительные исследования
были направлены на разработку сплавов с более низкими коэффициентами теплового расширения, чем у
алюминия или обычных литейных сплавов алюминия, а также с другими физическими свойствами,
отвечающими требованиям к материалу для поршней двигателей внутреннего сгорания.
В результате этой работы были разработаны некоторые сплавы алюминия, обладающие относительно
низкими коэффициентами теплового расширения, удовлетворительной твердостью и пределом прочности на
растяжение, но которые оказались сложными для литья в поршни, особенно поршни со значительными
различиями в толщине смежных секций. В последние годы в конструкции двигателей внутреннего сгорания
наблюдается тенденция к увеличению степени сжатия, что приводит к повышению температуры цилиндра и
поршня, а также к увеличению нагрузок на поршни. Это потребовало использования более толстых секций
головки блока цилиндров для обеспечения большей теплопроводности и повышенной прочности при высоких
температурах.
Для сохранения основного преимущества поршней из легких металлических сплавов было признано
целесообразным уменьшить толщину других частей поршня, таких как юбка, усиливающие перемычки и
стенки, несущие бобышку поршневого пальца, тем самым увеличив вариации толщины смежных участков
поршня. При литье поршней такого типа, особенно из этих недавно разработанных сплавов, было
обнаружено, что высокие температуры расплавленного металла, необходимые для обеспечения
надлежащего растекания в тонкие секции формы (100 °C), приводят к чрезмерной усадке из-за
кристаллизации и вытеснения в толстых секциях формы, вызывая дефекты, внутренние пустоты, пористость
(105 °C) и тому подобное в толстых секциях готового изделия.
Основная цель настоящего изобретения, заключающаяся в создании полого или чашеобразного изделия,
такого как поршень, имеющего новую и улучшенную металлическую структуру в оставшейся части головки,
состоит в том, чтобы обеспечить новую и улучшенную металлическую структуру затвора, сохраняя при этом
структуру твердого литого металлического изделия в оставшейся части головки. Устройство для переноса 5 и
характеристик, включая прочность на растяжение и удлинение, согласно методу, описанному в изобретении,
включает в себя плунжер, приспособленный для обработки металла и создания чашеобразного
соответствующего устройства, которое позволит успешно изготовить изделие из алюминиевых сплавов,
обладающих желаемыми характеристиками, но которые трудно формировать в желаемой форме. Другой
целью данного изобретения является установка металлического стержня во внешнюю матрицу для получения
соответствующего изделия, внешний диаметр которого лишь немного меньше диаметра матрицы, при этом
плунжер снабжен одним или несколькими углублениями для формирования выступающих внутрь элементов
на отливке.
Другие объекты — юбка статьи.
Данное изобретение предназначено для работы поршней. Изобретение также включает в себя изготовление
внутренних выступающих ребер, перемычек, ребер или других выступов в различных частях полого изделия,
такого как поршень.
Поршень, лучше адаптированный к особым требованиям таких деталей; для того, чтобы изобретение было
четко понятным и легко реализуемым, теперь будет более подробно описано на примере с прилагаемыми
чертежами, с учетом процесса изготовления поршней или подобных изделий, в котором: Рисунок 1
представляет собой вертикальное сечение o90 внутренней поверхности поршня, изготовленного в
соответствии с данным изобретением; Рисунок 2 представляет собой аналогичное сечение под прямым углом
к Рисунку 1 после завершения процесса механической обработки; 95 формирование зерен металла в юбке
поршня. Для того, чтобы изобретение могло быть реализовано, оно будет описано более подробно на
примере с несовершенствами; и для предоставления справочной информации о процессе изготовления
поршней или подобных изделий с выступающими элементами, выступающими за пределы внутренней
поверхности поршня. Было обнаружено, что прочность на растяжение поршней из легких металлических
сплавов может быть значительно увеличена за счет механической обработки; Рисунок 3 представляет собой
вид с торца поршневой части поршня. На рисунке 2 показано, что таким образом можно изменить
механическую структуру и получить прочный, мелкозернистый материал, практически свободный от
пористости или других дефектов, путем экструзии юбки из металлической заготовки. На рисунке 5 показан
вид, аналогичный рисунку 100.
На рисунке 6 показана слегка модифицированная форма поршня; первоначально он формируется методом
литья, на рисунке 7 изображен аналогичный вид дополнительной головки поршня и кольцевой секции,
сохраняющей модифицированную форму поршня; желаемые характеристики литой конструкции и юбки, а
также их повышенная прочность на растяжение и большая устойчивость к усталости и разрушению, что
подтверждается увеличенным удлинением. На рисунке 7 показан вид деталей, показанных в другом
положении. Рисунки 9 и 10 представляют собой поперечные сечения. Также было обнаружено, что аппарат
для формирования фланца на вышеупомянутых сплавах, хотя и сложен для отливки изделий с различным
сечением, показан на рисунках 9 и 10; Рисунки 11 представляют собой разнесенный вид сердечника,
показанного на рисунках 11 и 12; или экструдированного аппарата для формирования поршня с практически
однородным сечением и усадкой. Рисунки 12 и 13 представляют собой поперечные сечения аппарата для
формирования поршня с мелкозернистой структурой, свободной от пористости и других дефектов, и
обладающей необычными характеристиками прочности на растяжение, твердости, расширения и удлинения.
Рисунок 14 представляет собой вид частично в поперечном сечении модифицированного аппарата для
выполнения одного из этапов процесса; Согласно изобретению, на рисунке 15 представлен аналогичный вид с
предусмотренным чашеобразным изделием, расположенным в другом положении; поршнем, включающим
головку с твердой металлической конструкцией и внутреннюю юбку, имеющую мелкозернистую и прочную
металлическую структуру. На рисунке 16 представлен поперечный разрез литого металлического поршня,
выполненного в аппарате 125 (рисунки 14 и 15).
На рисунке 17 представлен поперечный разрез формы для изготовления чашеобразного изделия, например,
поршня в соответствии с изобретением, воздействующего на поршень, изображенный на рисунке 16.
отливка металлического стержня и обработка. Обращаясь к чертежам, изобретение 418,504 показано на
рисунке 5. Цилиндрический язычок 21 образует цилиндрическую оболочку или юбку 26 на поршне, а
углубления 22 и 23 образуют выступы поршневого пальца 27, которые выступают из головки в практически
однородном сечении. Канавка 24 на торцевой поверхности плунжера образует ребро 28 на внутренней
стороне головки поршня.
Половинки матрицы 18 и 19 установлены под углом 75 градусов для относительного перемещения в любых
подходящих типах держателей матриц и предназначены для жесткой фиксации друг с другом во время
операции осадки. По завершении этой операции половинки матрицы могут быть разделены для извлечения
окатанного изделия.
Поскольку средства для крепления и фиксации половин матрицы не являются частью настоящего
изобретения, они не будут подробно описаны. 85 Поршень 20 соединен с любым подходящим типом машины
для его вдавливания в матрицу 18-19 и осадки заготовки 15.
При желании поршень 25 в форме, показанной на рисунке 5, может быть изготовлен и использован в
двигателе. В этом случае количество металла в заготовке 15 и длина хода плунжера 20 будут выбраны таким
образом, чтобы получить желаемые размеры готового поршня 95, с учетом операций окончательной
механической обработки. Однако предпочтительно, чтобы на открытом конце юбки был сформирован фланец,
и если это необходимо, то юбка [00 26] должна быть сделана достаточно длиннее желаемой конечной длины,
чтобы обеспечить необходимое количество металла для фланца.
При изготовлении фланца поршень 25 удерживается в ограничивающих матрицах 18' и 191 105 (рис. 9), и в
них собирается многокомпонентный сердечник 29. Изображенные на рисунке штампы 181 и 191 немного
отличаются от штампов 18 и 19, но следует понимать, что один комплект штампов может быть использован
для обеих операций, если это необходимо. Сердцевина 29, подробно показанная на рисунке 11, может быть
разделена любым желаемым способом, но предпочтительно состоит из центрального элемента 30, двух
боковых элементов 31 и 115 четырех угловых элементов 32, которые все вместе обеспечивают внешнюю
поверхность, соответствующую желаемой внутренней поверхности поршня. Каждый из угловых элементов 32
имеет углубление 33 120 для размещения штифтов поршневого пальца 27. Центральный элемент 30 снабжен
штоком 34, заканчивающимся увеличенной головкой 35, а каждый из элементов 31 и 32 имеет хвостовик 36,
все из которых плотно прилегают друг к другу вокруг штока 34, а их внешние концы упираются во внутреннюю
поверхность увеличенной головки 35, позиционируя различные элементы 31 и 32 относительно центрального
элемента 30. На рисунках 1 и 2 показано, как это реализовано в поршне двигателя, состоящем из головки 25 и
цельной цилиндрической юбки 26.
Головка может быть снабжена обычными канавками для поршневых колец 44.
На внутренней стороне юбки поршня 26 сформированы выступы 27 для поршневого пальца, которые
простираются до головки 25 в практически однородном сечении.
В выступах сформированы отверстия для размещения подшипников поршневого пальца. При желании на
внутренней поверхности головки или в других местах поршня могут быть сформированы одно или несколько
ребер или перемычек, например, 28, для улучшения отвода тепла или для повышения прочности какой-либо
конкретной детали.
Юбка может быть деформирована, образуя выступающий внутрь фланец 43 для усиления юбки и
предотвращения ее разрушения, а также для предотвращения разбрызгивания масла на нижнюю сторону
головки. Такая конструкция особенно желательна для некоторых типов поршней, используемых в
авиационных или других высокоскоростных двигателях. Как показано на рисунке, фланец 43 сформирован на
нижнем крае юбки 2E, но следует понимать, что при желании он может быть расположен на некотором
расстоянии от нее.
Усовершенствованный процесс согласно изобретению в общих чертах заключается в подаче металла в
желаемую форму с помощью поршня или подобного устройства, при этом металл удерживается снаружи
матрицей любого подходящего типа. Металл первоначально отливается в виде заготовки или куска, как
показано на рисунке 4. Внешний диаметр заготовки 15 лишь немного меньше диаметра ограничивающей
матрицы, в которой происходит операция осадки, и на одном конце заготовки может быть образовано
углубление или выемка 16. Заготовка может быть сформирована с небольшим углублением или может в
любой желаемой степени приближаться к окончательной форме поршня.
Заготовка № 15 отлита в холодной воде в постоянной форме из легкого металлического сплава, содержащего
компоненты в пропорциях, обеспечивающих образование относительно небольшого количества эвтектики.
Наиболее желательные результаты достигаются при литье заготовки таким образом, чтобы эвтектика
образовывала сетку, в значительной степени окружающую избыточное вещество сплава.
В ходе процесса заготовка или эквивалентный ей фрагмент помещается в углубление 17, образованное на
пересечении двух половин 18 и 19 разделенной матрицы. Поршень 20, имеющий цилиндрический язычок 21,
выполненный в соответствии с желаемым внутренним контуром поршня, то есть для поршней на рисунках 1, 2
и 3 с расположенными напротив друг друга углублениями 22 и 23, и канавку 24 на его торцевой поверхности,
затем вдавливается в металл, как показано на рисунке 8, в результате чего металл принимает форму поршня
25 418,504 4418,504. Каждый из элементов 31 и 32 также имеет выступ 37 и канавку 38, которые при сборке
сердечника объединяются, образуя кольцевой выступ и кольцевую канавку.
Центральный элемент 30 предпочтительно имеет коническую форму, при которой его боковые стороны
сходятся к концу, удаленному от головки, что позволяет ослабить крепление основных элементов при
первоначальном движении центрального элемента 30 при извлечении.
Каждый из боковых и угловых элементов 31 и 32 расположен таким образом, чтобы контактировать с
внутренней поверхностью поршня или с выступами поршневого пальца только на сходящихся поверхностях,
так что начальное боковое перемещение каждого бокового и углового элемента освободит его от всех
контактирующих поверхностей поршня.
После установки сердечника поршень 39 прижимается к концу юбки поршня 26, чтобы вдавить ее в кольцевую
канавку 38 на сердечнике 29. Поршень 39 выполнен с цилиндрическим углублением 40, предназначенным для
размещения головки и объединенных хвостовиков 36 сердечника 29, и с выступающим кольцом 41,
предназначенным для входа в углубление ограничивающей матрицы и зацепления с концом юбки 26 поршня
и кольцевым выступом 37 сердечника. При движении поршня 39 внутрь, кольцо 41 входит в зацепление с
концом юбки 26, утолщая и вдавливая металл в канавку 38, как показано на рисунке 10, образуя выступающий
внутрь кольцевой фланец 43. Затем кольцо 41 входит в зацепление с плечом 37, и одновременно нижняя
стенка 42 углубления 40 входит в зацепление с головкой 35.
Затем плунжер 39 извлекается, и готовый поршень освобождается от сердечника и матрицы. Для этого можно
предварительно ослабить фиксирующее устройство, скрепляющее секции матрицы 18' и 191, чтобы снять
часть давления, существующего между сердечником и матрицей. Затем центральный элемент 30
предпочтительно извлекается продольно или аксиально из поршня; эта операция облегчается его конической
конструкцией, благодаря которой начальное перемещение элемента 30 снимает остаточное давление между
сердечником и матрицей и освобождает элементы сердечника друг от друга.
Затем каждый из боковых элементов 31 перемещается радиально в центральное свободное пространство,
образованное удалением элемента 30, до тех пор, пока углубление 38 не выйдет за пределы фланца 43,
образованного на поршне, после чего извлекается продольно или аксиально из поршня. Затем каждый из
угловых элементов 32 отводится от стенок поршня и от выступов поршневого пальца посредством
комбинированного поворотно-скользящего движения, так что все его поверхности одновременно выходят из
контакта со стенками поршня, после чего извлекается из поршня. Боковое перемещение каждого из боковых и
угловых элементов облегчается расположением их поверхностей, контактирующих со стенками поршня, при
этом расходящееся расположение таких поверхностей позволяет освободить основные элементы при их
первоначальном перемещении. С этой целью внутренние поверхности головки поршня и фланца 43
расходятся внутрь, как показано на чертежах. 80 После удаления основных элементов, секции матрицы 18' и
191 разделяются, и поршень извлекается из них.
Поршень в этом случае имеет форму, показанную на рисунках 1, 2 и 3, с фланцем 43 85, направленным
внутрь, на открытом конце юбки. Хотя на иллюстрации этот фланец изображен цельным по окружности и
расположенным на самом конце юбки, следует понимать, что при желании его можно разделить или
изготовить любой подходящей длины, а также расположить на любом удобном расстоянии от самого конца
юбки. Затем поршень готов к заключительным 95 операциям механической обработки, в ходе которых в
головке нарезаются канавки для колец 44.
При отделении основных элементов и секций матрицы от поршня любое замерзание или прилипание,
вызванное охлаждением и сжатием поршня при выполнении операции фланцевания на нагретом изделии или
давлением, создаваемым плунжером, может быть легко устранено с минимальным риском поломки или
повреждения поршня, поскольку обработанная конструкция поршня обладает значительно большей
прочностью на растяжение, чем литье. Это позволяет прикладывать большее усилие к основным элементам,
чтобы отделить их от поршня, снижает требования к квалификации и аккуратности при изготовлении, а также
сводит к минимуму потери от поломок или повреждений изделий. Кроме того, когда поршень нагревается
перед фланцеванием, на сердечник оказывается меньшее давление из-за усадки поршней, чем при литье,
поскольку начальная температура металла ниже точки замерзания или затвердевания, и падение
температуры во время операций осадки может быть сведено к минимуму.
При желании, выступы поршневого пальца могут быть частично отделены от головки блока цилиндров, чтобы
немного уменьшить вес поршня. В данном случае начальная операция осадки, показанная на рисунках 7 и 8,
выполняется с использованием несколько меньшего количества металла (130 418 504), а выступы 27 делают
относительно короткими, как показано на рисунке 12. Затем поршень помещается в ограничивающую матрицу
181 и 191, и в ней собирается сердечник 291. Этот стержень 291 отличается от ранее описанного стержня 2.9
тем, что углубления 331 для размещения выступов выполнены с выступающими наружу выступами 45 в
нижней части, образующими зазоры 46 в поршне между выступами и головкой. Затем поршень 391
вдавливается в матрицу, и металл начинает поступать в полости 331, как показано на рисунке 13. Полученный
поршень, изображенный на рисунке 6, отличается от ранее описанного и показанного на рисунках 1, 2 и 3 тем,
что выступы 2V- частично отделены от головки промежутками 46.
Станет очевидно, что выступы могут быть сформированы таким образом как с деформацией фланца 43 на
открытом конце юбки, так и без нее.
Предпочтительно, стержень 291 разделен на семь частей, соответствующих ранее описанным частям
стержня 29, для образования фланца 43. Однако, если такой тип выступа изготовлен без фланца, нет
необходимости разделять сердечник на такое большое количество частей, и может быть использовано любое
подходящее приспособление, позволяющее извлечь сердечник. Предпочтительно, в данном варианте
осуществления изобретения внутренняя поверхность головки поршня выполнена слегка вогнутой, чтобы
обеспечить большее расхождение между внутренними поверхностями головки и фланца и позволить
извлекать основные элементы непосредственно из выступов.
Устройство для формирования фланца 43 альтернативным способом, как показано на рисунках 14-17. Как
видно, в разделенной матрице 18-19, прилегающей к ее открытому концу, предусмотрена кольцевая канавка
50, снабженная практически прямыми сторонами 13 и 14, расположенными под прямым углом друг к другу.
При срабатывании плунжера 20 часть металла заготовок 15 выталкивается наружу вдоль поверхности
матрицы, заполняя канавку 50 и образуя кольцевой внешний выступ 51 на открытом конце поршня.
Цилиндрический язычок 21 плунжера заканчивается кольцевым выступом 52, который может быть
практически перпендикулярен оси плунжера, как показано на рисунке, или может иметь усеченно-коническую
форму, образуя торцевую поверхность 53 на поршне, практически перпендикулярную внешней стенке выступа
51 на поршне.
Затем плунжер извлекается, и поршень снимается с матрицы. Затем на внутренней поверхности поршня с
помощью соответствующей механической обработки формируется канавка 54, так что контур внутренней
поверхности ниже выступа 51 аналогичен контуру внешней поверхности, как показано на рисунке 16.
Когда плунжер изготовлен с плоским упорным выступом 52 под углом 70 градусов, как показано на рисунках
14 и 15, коническая торцевая поверхность 53 предпочтительно формируется путем механической обработки
или аналогичным способом.
Затем в поршень устанавливается секционный стержень 55 (рис. 17) 75. Этот сердечник может иметь удобную
семикомпонентную конструкцию, включающую центральный элемент 56 и шесть боковых элементов 57,
расположенных вокруг него таким образом, что их суммарная наружная поверхность соответствует
внутренней поверхности поршня. Конец сердечника подвергается давлению с помощью поршня любого
подходящего типа, и поршень проталкивается через отверстие 58 в волочильной матрице 59. Матрица
обеспечивает прохождение головки и цилиндрической части юбки поршня, но деформирует стенки плеча 51
внутрь, чтобы сделать диаметр внешней рабочей поверхности поршня практически однородным и
сформировать желаемый выступающий внутрь кольцевой фланец 43 на открытом конце поршня.
Все вышеописанные операции осадки могут быть выполнены при нагреве металла до температуры от
примерно 8000 °F до примерно 9600 °F для большинства алюминиевых сплавов, или до любой температуры
между обычной температурой ковки и температурой плавления наиболее легкоплавкой эвтектики в сплавах,
рассматриваемых в данном описании. Обычная температура ковки, как правило, является самой высокой
температурой, которую можно безопасно использовать без риска разрушения кованого изделия. Поскольку
описанные здесь операции осадки происходят в ограничивающей матрице, опасность разрушения металла
невелика, и можно использовать более высокие температуры (110 °C). Широкий диапазон допустимых
температур исключает необходимость тщательного контроля предварительного нагрева металла.
Однако предпочтительно выполнять операцию фланцевания, когда поршень холодный, чтобы избежать
затрат и потери времени, связанных с поддержанием высокой температуры, а также предотвратить усадку по
отношению к сердечнику, возникающую в результате любого падения температуры во время операции.
Начальный этап осадки также может быть выполнен с использованием холодной заготовки, что позволяет
избежать усадки, вызванной охлаждением металла, и получить более мелкозернистую структуру благодаря
холодной обработке металла (M25).
Холодная обработка также незначительно повышает твердость металла и предотвращает термическую
усадку материала относительно сердечника или плунжера 130. В большинстве сплавов фланец может быть
сформирован любым из описанных методов, пока поршень холодный, хотя некоторые сплавы слишком
тверды, чтобы их можно было удобно подвергать начальной осадке, когда металл холодный.
Когда материал слишком тверд для обработки в холодном состоянии, а усадка во время обработки
достаточна для того, чтобы заклинить в сердечниках или поршне, эти элементы можно нагреть до такой
степени, чтобы уменьшить склонность к заклиниванию.
Процесс текучести металла на различных этапах, описанных выше, разрушает эвтектическую сетку,
существующую в литом сплаве, измельчает и перемалывает зерна металла, сближая их, что значительно
увеличивает прочность на растяжение и удлинение, а также формирует прочную мелкозернистую структуру
юбки. Оставшаяся часть заготовки, из которой экструдируется юбка поршня, образует головку поршня и в
значительной степени сохраняет свою первоначальную литую структуру.
Головная часть имеет мелкокристаллическую или зернистую структуру, включающую сеть эвтектики, в
значительной степени окружающую избыточный материал, и не имеет четко выраженной направленной
структуры зерен. Это обеспечивает желаемую структуру головки поршня, поскольку материал, окружающий
канавки для колец 44, должен быть достаточно твердым и жестким, чтобы предотвратить деформацию или
повреждение канавок для колец и обеспечить хорошую опорную поверхность для колец.
Использование определенных сплавов в процессе изготовления методом осадки или прессования позволяет
получить неожиданные характеристики. Было обнаружено, что высококремнистые сплавы, которые трудно
успешно отливать с различной толщиной сечения, позволяют получать поршни с равномерной и
удовлетворительной твердостью по всей длине, а также с необычайно высокой прочностью на растяжение и
удлинением, особенно в юбке, где эти характеристики наиболее желательны. Было установлено, что сплав,
содержащий около 0,83% меди, около 0,37% железа, около 11,80% кремния и около 0,97% магния, позволяет
получить поршень данного типа, имеющий в термообработанном состоянии твердость по Бринеллю 129,
средний предел прочности на растяжение 54 164 фунта на квадратный дюйм и среднее относительное
удлинение 5,26% на образцах, вырезанных из поршней. Однако среднее удлинение самой юбки составляет
7,9%.
Аналогичный сплав, содержащий около 0,03% меди, около 0,64% железа, около 11,60% кремния, около 0,89%
магния и около 0,15% титана, позволяет получить поршень, имеющий в термообработанном состоянии
твердость по Бринеллю 117, средний предел прочности на растяжение 49 870 и среднее относительное
удлинение 3,3%. В этой отливке удлинение юбки поршня составляет 6,7%, что более чем в два раза
превышает средний процент удлинения всего поршня.
Сплав, содержащий немного меньшее количество кремния и включающий небольшое количество никеля,
позволяет получить поршень с твердостью по Бринеллю 129 в термообработанном состоянии, пределом
прочности на растяжение 50 970 фунтов на квадратный дюйм и средним относительным удлинением 2,2%.
Примерный состав этого сплава: медь 0,85%; железо 0,76%; кремний 11,36%; магний 0,90%; никель 0,94%; и
титан 0,13%. 80 Было также установлено, что другой тип сплава, содержащий значительно больший процент
чистого алюминия, дает весьма удовлетворительные результаты. Поршни, изготовленные из сплава этого
типа и 85, содержащего около 0,02% меди, 0,50% железа, 1,00% кремния и 1,15% магния, в
термообработанном состоянии имеют среднюю прочность на растяжение 44 250 фунтов на квадратный дюйм,
среднее относительное удлинение 5,93% и твердость по Бринеллю 107.
Также удалось успешно изготовить поршни с желаемыми физическими характеристиками из множества
других типов сплавов. Сплавы с содержанием кремния до 14% могут легко подвергаться деформации, как и
сплавы, содержащие значительно больше меди, чем перечисленные выше. 100 Алюминиевый сплав,
содержащий от 4 до 5% меди, около 0,75% магния и около 0,75% кремния, был подвергнут термической
обработке для получения твердой, прочной поршневой конструкции, обладающей значительно более высокой
прочностью на растяжение и удлинением юбки, чем при литье.
Было установлено, что другой сплав, включающий медь, никель и магний, дает весьма удовлетворительные
результаты. 110 Примерный состав этого сплава: медь около 4%, никель около 2%, магний около 1,5%.
Высокое содержание цинка.
Также было обнаружено, что сплавы легко поддаются термической обработке. Примерный состав сплава
такого типа: цинк около 10%, магний 0,4%, марганец 0,8% и медь 1%.
Другой сплав, содержащий около 98,4% чистого алюминия, около 0,6% магния, 120 и около 1% кремния, также
легко поддавался деформационной обработке для получения успешных поршней.
Данное изобретение также включает использование сплавов на основе магния, которые, как было
установлено, в некоторых отношениях обеспечивают изготовление поршней, превосходящих по своим
характеристикам сплавы на основе алюминия. Примерный состав, который может легко разрушаться,
включает около 4% алюминия и 0,4% 130 4L8,50i.
418,504 марганец.
После завершения изготовления поршней, но предпочтительно до окончательной механической обработки, их
можно подвергнуть термической обработке обычным способом для улучшения физических свойств металла.
Термическая обработка в случае хорошо известного сплава заключается в нагреве изделий примерно до 9600
°F в течение как минимум двух часов с последующим закаливанием и повторным нагревом примерно до 3400
°F в течение восьми-двенадцати часов.
В процессе высокотемпературной обработки хрупкие составляющие сплава в значительной степени
растворяются в его теле, а комбинированная обработка позволяет металлу достичь максимальной твердости,
прочности на растяжение и удлинения.
В процессе термической обработки рост зерен, как правило, происходит там, где существует существенный
контраст в размерах соседних зерен. Однако на начальном этапе осадки происходит существенное
измельчение зерна металла равномерно по всей юбке с постепенным изменением степени обработки по мере
достижения более толстых участков головки, что позволяет избежать контраста размеров зерен материала и,
как следствие, чрезмерного роста зерен во время термообработки.
Из вышеизложенного становится очевидно, что улучшенный поршень обладает значительными
преимуществами перед обычными литыми поршнями независимо от состава, и что обработанная или
вытянутая структура юбки в сочетании с подходящими сплавами делает этот поршень во многих отношениях
превосходящим лучшие поршни, изготовленные методом холодного литья.
Следует понимать, что настоящее изобретение касается производства чашеобразного изделия, имеющего
относительно твердую литую металлическую структуру и цельную юбку, имеющую относительно
мелкозернистую и прочную металлическую структуру, и не претендует на изобретение, заявленное в нашей
параллельно рассматриваемой заявке № 7918 от 1934 года (серийный номер 415422).
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления (как мне сообщили
мои зарубежные корреспонденты), я заявляю:
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_418505.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=418505&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB418505A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: январь. 26, 1933. № 2462/33.
Слева полностью: Январь. 26, 1934.
418,505 Завершено: октябрь. 26, 1934.
? ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области или связанные с механизмами переключения скорости.
Я, Карл Роберт Хьюго Бонн, инженер-консультант, проживающий по адресу: Гибсон-стрит, 56, Хиллхед,
Глазго, Западная Шотландия, гражданин Великобритании, настоящим заявляю, что данное изобретение
имеет следующую природу: усовершенствованные редукторы с изменяемым передаточным отношением,
особенно приспособленные для транспортных работ, эпициклического типа, в которых эпициклические
зубчатые передачи соответствующим образом соединены друг с другом для получения требуемых
передаточных чисел и реверса, и/или в которых требуемая передача приводится в действие давлением
жидкости, управляемым клапаном или клапанами, управляемыми вручную, воздействующими на требуемый
барабан или барабаны зубчатых передач или эквивалентную часть или части, которые расположены таким
образом, чтобы действовать как поршень или поршни, перемещая его или их вдоль оси на расстояние,
достаточное для срабатывания необходимой муфты или тормоза или муфт и тормозов и обеспечения
удержания барабана или барабанов либо в неподвижном состоянии, либо на какой-либо вращающейся части,
как того требует конкретная конструкция редуктора с изменяемым передаточным отношением. Давление,
приложенное в противоположном направлении, перемещает барабан или барабаны, или их эквивалентную
часть (части) вдоль оси в противоположном направлении, освобождая барабаны и удерживая их в
освобожденном положении.
При компоновке барабанов предпочтительно располагать их вплотную друг к другу, чтобы обеспечить
компактное размещение и чтобы фиксация каждого последующего барабана, как отдельно, так и в сочетании
с другими, обеспечивала плавное изменение передаточного отношения.
Составные поезда могут быть сконструированы таким образом, что все солнечные колеса закреплены на
входном валу. В этом случае барабан первого кольца входит в зацепление с планетарными колесами первого
механизма. Планетарные колеса первого зубчатого колеса входят в зацепление с солнечными колесами
первого зубчатого колеса и вращаются на барабане второго кольцевого узла, который входит в зацепление с
планетарными колесами второго зубчатого колеса; планетарные колеса второго зубчатого колеса входят в
зацепление с солнечным колесом второго зубчатого колеса и вращаются на барабане третьего кольцевого
узла, который входит в зацепление с первыми планетарными колесами третьего зубчатого колеса и так далее,
причем последний комплект планетарных колес вращается на выходном валу. В данном случае, привод в
движение с помощью жестких дисков может быть получен путем соединения первого барабана с входным
валом. Реверс и [Цена 11-] движение вперед могут быть достигнуты с помощью конечного эпициклического
механизма путем размещения последнего кольца 55 передней шестерни на стороне выходного вала для
привода солнечного колеса реверсивного механизма, при этом планетарные колеса реверсивного механизма
установлены на выходном валу и входят в зацепление с кольцом 60 реверсивного барабана, который
удерживается для получения реверсивного хода.
В данном случае барабаны устанавливаются и удерживаются, как описано выше, и передаточные числа
определяются аналогичным образом. 65 Барабаны, приводя в действие свои муфты или тормоза, или
аналогичные детали, приводящие в действие муфты или тормоза барабана, могут быть расположены таким
образом, что они могут перемещаться на необходимое небольшое расстояние в осевом направлении.
Перемещение барабана или аналогичной детали в одном направлении приводит в действие муфты, тормоза
или аналогичные устройства, которые удерживают барабан от вращения и перемещения в другом
направлении, освобождая его, так что он может вращаться. Предпочтительно, чтобы муфты или тормоза
имели сбалансированное действие, исключающее боковое усилие на вал, несущий барабаны. Простейшее
решение — это 80-е, в котором периферия барабана выполнена таким образом, чтобы функционировать как
простая конусная муфта, зацепляясь с дополнительной неподвижной частью, являющейся частью корпуса
или закрепленной на нем, при перемещении в требуемом направлении. 85 Барабаны могут удерживаться и
разъединяться под действием давления жидкости, предпочтительно давления, создаваемого смазочным
маслом, используемым в редукторе, воздействующим на одну или другую сторону 90 поршней в корпусе,
которые приводят в действие необходимые муфты или тормоза.
Корпус может быть разделён перегородками на герметичные цилиндрические отсеки, каждый из которых
содержит поршень, и через отверстия в корпусе подаётся давление в зависимости от требований. В
противном случае перегородки могут отсутствовать, и поршни имеют очень малый зазор в корпусе, который
может регулироваться по мере необходимости. Этот зазор позволяет некоторой жидкости перетекать из зоны
высокого давления в зону низкого давления, когда давление удерживает поршни в свободном положении, а их
барабаны свободно вращаются, но полностью закрывает отверстие и предотвращает протекание любой
жидкости мимо них, когда давление удерживает поршни в зафиксированном положении, а их барабаны
удерживаются от вращения.
Простейшая конструкция — это та, в которой сам барабан выполняет функцию поршня. Давление передается
в обсадную трубу, а избыток жидкости откачивается через отверстия в ней. В случае простых составных
эпициклических зубчатых передач, подобных описанным, когда в корпусе отсутствуют перегородки и поршни
имеют зазор, как описано, на каждом конце корпуса располагается отверстие, а также одно отверстие между
каждой из частей, действующих как поршень, и одним концом корпуса, соединенным с другим посредством
трубы, снабженной клапаном или патрубком с требуемыми характеристиками, когда необходимо снять с вала
или валов как можно большую часть нагрузки, обусловленной распределением давления, а также, когда
требуется свободное или нейтральное положение передних зубчатых передач, с помощью обратного клапана.
Отверстия в корпусе соединены трубопроводами или каналами с отверстиями в регулирующем клапане, а
регулирующий клапан соединен с давлением и всасыванием насоса. При нажатии на регулирующий клапан
давление от насоса может подаваться за любой выбранный поршень, при этом всасывающий патрубок насоса
Соседние файлы в папке патенты