气门锥面生产加工工艺

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1、1第二章第二章 气门锥面生产加工工艺气门锥面生产加工工艺 目前世界各国的堆焊方法有：氧乙炔火焰焊，氩弧焊，感应加热真空堆焊，等离子堆焊，最近又试验出激光堆焊，目前激光堆焊还没进行工业化生产。2一、排气门生产工艺路线：例如，CG125排气门，lCG125排气门工艺流程图 挖R 槽 刮粉及堆焊 精车外圆 车成型R 740 回火 其它机加工 N化及抛丸 粗 、精磨凡尔线 检凡尔线（气密性检测，圆度仪、投影仪）l 刮粉及堆焊、车成型Rl 后涂层位置11 放大内 燃机 排 气阀 涂 层 位置图8如图8：3l 二 真空熔结工艺l 熔结工艺和烧结工艺的根本区别在于：高温时产生的熔融液相占物料总数的含量不同，

2、大致的分水岭是25%质量分数，小于此数为烧结，因相液不够，故烧结的气孔率较高，大于此数为熔结，熔结体气孔小，甚至为零。l 真空熔结工艺流程可分为一步法和二步法，一步法仅适用于工件的涂层金属元素，合金或表面硬化合金，在一般情况下，涂层较少，厚度有限，二步法适用于涂更为广泛的金属表面材料，厚度不限，甚至可超越涂层范围而成为多种金属的复合件。4l一步真空熔结的工艺流程如下：配合金粉有机粘接剂工件调料清洗涂覆烘干熔结检验5l三 真空熔结涂层工艺性l1 从表面冶金的观点来看，理想的涂层工艺至少需要量满足以下要求：l在涂层合金与基体金属之间必须形成牢固的冶金结合。l涂层形成后需保持涂层合金原有的性能。l在

3、涂层形成过程中，不应损害基体金属的强度 及其它力学性能。6第三章第三章 气门锥面失效形式原气门锥面失效形式原因分析，防止及预测因分析，防止及预测 7l序言：人类在生产实践中应用金属及合金材料已经有几千年的历史，通过使用及生产实践，人类为了发展生产力，促进经济发展，不断提高生产质量，同金属及合金制造的各种零部件与使用过程中不断出现的破断现象进行了长期的斗争，积累了金属零件破断等失效原因及性质的实践经验，将一些分散的实践经验及有关的理论研究成果加以系统化，探明金属零件在制造和使用过程中发生各种失效类型及断裂故障与金属及合金的冶金质量制造工艺及使用条件的关系，研究各种原因造成的裂纹，断裂及常温机械零

4、件服役产生疲劳断裂及环境破断。8l破断形式：l如：应力腐蚀破断、氢脆破断，蠕变破断、腐蚀疲劳破断、热疲劳破断与低熔点金属接触破断，应力松弛失效，高温疲劳断裂，微震磨损-振幅在10-710-3mm振中滑动而引起的轻微磨损，微振疲劳，微振磨损，磨损腐蚀以及其它冲击失效模式。l磨损：酸蚀磨损，磨粒磨损，表面疲劳磨损，塑性变形磨损，微振磨损，冲击磨损，l腐蚀：化学腐蚀，裂缝腐蚀，晶间腐蚀，冲刷侵蚀，气体涡流侵蚀，生物侵腐，动力侵腐，9 上述是人类总结机械零件失效类型和各种情况，气门锥面产生磨损失效分析，因此发动机排气门在高温高压，高压气流的冲刷环境之下，势必须从高温机械性能这个角度考虑问题。金属材料在

5、高温工作下和常温工作时的要求是不同的常温工作性能良好，不一定在高温下长载荷下好，而性能变化规律相当复杂，常温下材料强度一般与时间无关，但是在高温下则不然，高温下材料内原子振幅加大，原子结合力下降，导致强度下降，而且还和时间有很大关系，高温材料研究时考虑时间因素是主要的，在常温或较低温时有较高性能金属材料，在长期高温工作下，结果产生穿晶断裂过渡到晶界断裂，使钢脆化，延性（塑性）下降，是众所周知，同时在高温下金属材料内部组织结构会发生不同程度的改变，因此高温下金属材料机械性能指标主要是蠕变强度和持久强度，短时抗拉强度 ，应力松弛，高温疲劳高温硬度指标考核。10l一 排气门锥面失效l锥面失效主要形式

6、：麻点; 磨损; 崩溃l1 侵蚀麻坑l内燃机气阀的工作条件相当复杂，长期处在高温燃气腐蚀介质和机械撞力和冷热疲劳应力的联系作用下工作，排气门的工作温度约在700800高温内工作，一般汽油机约高于柴油机，当排气阀与阀座相闭合时，排气阀的密封面也就是阀面的中心部位，会因闭合撞力产生落座冲击力，据计算常用的135型柴油机的冲击应力为84MPA左右。11l排气阀的主要损坏现象是在阀面密封带上产生许多“麻坑”，如下图所示。把一个细小的麻坑放大2000倍，如图所示，明显看出，麻坑是金属材料表面因受到腐蚀疲劳 而层层剥落的结果，阀面密封带上出现麻坑后，导致密封不严，气缸漏气，内燃机形成 腐蚀疲劳剥落坑。12

7、损坏现象是在阀面密封带上产生许多损坏现象是在阀面密封带上产生许多“麻坑麻坑”视图视图13l 内燃机排气阀的损坏机理是一种典型的热腐蚀疲劳磨损，排气阀由 4Gr10Si2M与 5Gr21Mn9Ni4N 等到耐热钢制成，4Gr10Si2Mo的屈服强度在600高温下为 0.2=375MPa 。远远高于气阀落座冲击力加上冷热疲劳的应力水平，不可能造成阀面的撞 击疲劳磨损，在燃气腐蚀介质中，并不是在整个阀面上都出现麻坑，而只在阀面中部的密封带上出现麻坑，这说明在单一的燃气腐蚀条件下，气阀用钢有中够的耐腐蚀能力，因此，麻坊的出现只能是腐蚀与疲劳磨损的联合破坏结果，据分析测定，汽油机排气阀的损坏机理是磷酸盐

8、热腐蚀疲劳磨损，而柴油机是硫氧联合腐蚀疲劳磨损。l 真空熔结Co基合金涂层可以有效解决内燃机排气阀的热疲劳磨损问题 14l二 排气门锥面磨损l 排气门锥面在工作下，受到冲击负荷，微振滑动，排出气沉积碳黑形成磨料，产生磨粒在表面磨擦滑动，产生磨损，气流严重磨损，产生磨损性能如图：15l磨损分析1）、气门间隙过大，使废气排除不彻底，造成发动机功率不足，加快气门杆等相关的运动件的磨损。如造成气门锥面的磨损。2）、气门弹簧力过大，也会增加配气机构有关零件的接触应力，产生更大的冲击和振动，加剧相关件的磨损。如造成气门锥面的磨损。3）、气门锥面的磨损，主要原因，也是由于气门频繁开闭与气门座碰撞、高温气体冲

9、击，使气门锥面被氧化及进入气缸体的杂质附着在锥面磨损引起的。16l 一）气门锥面的腐蚀磨损。l 发动机在工作过程中，进排气门频繁开闭，与气门座剧烈碰撞的频率很高，倘若受到强烈气流的侵蚀和酸性物质的腐蚀，其锥面就会渐渐发生氧化而产生早期磨损，其主要为：密封面上出现凹陷，颈部产生麻点，严重时表面呈蜂窝状，这种状态一般是由于燃料，润滑油等油品的质量欠佳以及不同牌号的油混合使用后氧化变质所致，但其中有一点容量使人们忽视，若车辆长期在尘土较多的地区行驶，而该区域空气中的酸性气体浓度又偏高，再加上用户对空滤器不能及时清洁保养，气门锥面必然会受到随空气吸入的酸气及异粒杂质的猛烈冲刷和侵蚀，使气门产生了腐蚀磨

10、损。17l 二）气门的燃蚀l 1） 众所周知，发动机燃气爆炸时的瞬间温度高达20002500，燃烧室内的爆发压力达到50kg/cm以上，为了保证发动机正常工作的需要，要求整个燃烧室内不能有丝毫的燃气泄露，倘若气门的锥面上出现麻点，和酸气体腐蚀后造成的斑点，蚀点，气门，与气门座的密封性能将逐渐丧失。当排气冲程终止了进气冲程开始时，由于排气门关闭不严，废气会返回汽缸冲淡了燃烧室内的新鲜混合气，从而降低了燃烧速度，由此影响了气门的散热和燃烧室内正常的“热”平衡使排气温度骤升热负荷增大，最终导致气门边缘形成燃烧。18l 2） 气门锥面的密封除了与气门座需保持吻合贴实外，若气门弹簧弹力下降（通常的原因是