气门生产工艺材料应用及质量控制计划.ppt

1 气门生产工艺 材料应用及质量控制计划 张冠军2014 04 12 2 一 气门生产工艺 气门各部位名称 3 气门的工作条件 气门各部位的工作环境 1 汽油发动机气阀最高温区集中在气阀的头部和颈部 即A C区 这些部位要求高的热强度和良好的耐腐蚀性 2 与阀座接触的阀面 B 区是阀的又一个危险区 该区要求抗热腐蚀 热疲劳 热磨损等综合性能 阀杆与阀端 D E 均属热磨损区 该区要求优越的减摩和耐磨性能 4 气门常见损坏 失效形式 发动机进排气门是发动机的关键之一 工作时长时间处于高温 有害气体腐蚀及反复的冲击载荷作用下 其工作环境十分恶劣 加之修理装配 使用方面不按技术规程要求进行 以及气门相关件的质量不合格等原因 使得气门失效发生故障 排气门的损坏形式主要是阀面烧损 阀杆干磨和阀杆断裂 因此这一排气运动尤其为严格 其局部最高温度可达800 900 气门落座时产生且承载很大的冲击载荷 对气门来说还要承受废气的高速冲刷 在这样严酷工作条件下 气门经常出现变形 腐蚀 烧伤 气门座的磨损 气门断裂等故障 5 气门常见损坏 失效的成因 排气门的损坏形式主要是阀面烧损 阀杆干磨和阀杆断裂 阀面烧损 原因 座合面密封不良漏气是引起燃烧的直接原因 发动机过热引起的气门变形 更换气门时与气门座面研配不良 气门间隙过小 气门弹簧弹力不足 过多的积碳使气门发卡及在座合面上沉积等都会造成座合面密封不良 气门杆部干磨 原因 1 导管孔与气门间隙过小 2 润滑不良 气门颈部断裂 盘部掉头 特征 气门杆部单边磨损异常磨损 磨合面偏磨 断口 呈明显的疲劳断口 原因 气门落座不正 产生交变弯曲应力引起 主要原因是 1 气门导管与气门杆间隙过大 2 气门座口与气门导管不同心 3 气门座松脱 4 气门间隙过大 5 发动机超速超载 气门温度过高 材料强度下降 6 其他原因使气门受到撞击 6 3 气门设计的基本要求 原则上有下列考虑 A 为了保证有足够的进气量 在缸头布置允许的条件下 头部直径应尽可能大些 并尽可能减少气体流动阻力 B 结构简单 在保证足够强度和刚度的条件下 尽量减轻重量 C 尽可能降低热负荷 主要是与汽缸头的设计配合 改善散热条件 D 应选择强度高 耐热 耐腐蚀的材料 对排气门的材料要求耐高温 7 4 2不同机型气阀钢参考原则 常用 可用 8 4 气门材料的选用及生产工序 4 1世界主要国家气门钢牌号的介绍各国气门钢牌号对照表见下表 9 镍基耐热合金与奥氏体材料特性应用 1 当气门工作温度不超过760时 可选取用奥氏体耐热钢 因为它的组织在此温度时稳定性比较好 不发生组织转变 在高温下 蠕变过程中不发生组织转变 所以它的蠕变强度和持久强度没有下降 当工作温度超过780 850的时候 它的组织稳定性就会很差 因此奥氏体镍合金钢无论在蠕变强度或持久强度都显示得不足 因此排气门广泛的采用超耐热合金制造 这种材料分钴基和镍基合金两种 它们之间的高温性能差别不大 但钴基合金而言价格高 对氧化钴 氧化钒耐蚀性能差 一般不采用 而广泛采用镍基合金 如 incinel751 Nimonic80 Nimonic90 2 因此镍基合金有良好的耐热强性 高温性能优于其它的气阀钢 它是目前世界是最高级的气阀钢 广泛的用于高负荷发动机的排气门 10 奥氏体5Cr21Mn9Ni4n金相组织显微放大倍图 11 马氏体4Cr10Si2Mo金相组织显微放大倍图 12 4 2 制造工艺路线马氏体型耐热钢 钢棒 进气门 材料 4Cr10Si2Mo棒料来料检验下料磨两端面电镦锻造成型调质抛丸矫直校盘去应力机加工小头高频淬火高温回火抛丸磁粉探伤机精加工氮化氮化后滚光精磨锥面 小端面锥面跳动检测锥面气密检测清洗成品外观检查包装入库出厂检验 13 4 2 制造工艺路线奥氏体型耐热钢 钢棒 排气门 材料 53Cr21Mn9Ni4N固溶态棒料来料检验下料磨两端面电镦锻造成型矫直校盘去应力抛丸机加工小头司太利合金处理机精加工氮化氮化后滚光精磨锥面 小端面锥面跳动检测锥面气密检测清洗成品外观检查包装入库出厂检验 14 5 主要加工设备