第3章 柴油机配气机构气门热处理
第三章配气机构

圆柱形螺旋弹簧
不等距弹簧 应用: CA7560
双弹簧布置
旋向相反的 两个弹簧, 防止断裂的 弹簧卡入另 一弹簧
应用车型:
奥迪100,捷达,桑塔纳, 广州标致505
气门旋转机构
锥形套筒
锁片
作业
1、气门弹簧起什么作用?为什么在装配 气门弹簧时要预先压缩? 2、气门锥角有什么作用?
二、气门驱动组
1、组成 2、功用:定时驱动气门开闭,并保证气门有足够的开度和适 当的气门间隙。 摇臂轴 摇臂 凸轮轴 推杆
性能:
进气门570K~670K(铬钢 或铬镍钢) 排气门1050K~1200K(硅 铬钢)
头部
强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨
气门头部的结构形式
平顶式
凸顶式 (球面顶)
结构简单,制造方便,吸热面积小,质量也较小,进、 排气门都可采用。
适用于排气门,因为其强度高,排气阻力小,废气的清 除效果好,但球形的受势面积大,质量和惯性力大加工 较复杂。
凸轮轴正时 齿形带轮
张紧轮
中间轴齿 形带轮
曲轴正时 齿形带轮
2、挺柱
(1)作用:将凸轮的推力传给推杆或气门。 (2)挺柱的分类:
菌式
气门侧置式
筒式
气门顶置式
滚轮式
减小摩擦所造成的对 挺柱的侧向力。多用 于大缸径柴油机。
挺柱端面与凸轮的关系
凸轮为何要成锥 形?
锥形凸轮
液力挺柱
结构: 卡环 球形支座 进油口 柱塞 单向阀 挺柱体 柱塞弹簧 柱塞腔
汽油机:排气门采用镶嵌式气门座 柴油机:进气门采用镶嵌式气门座
3、气门导管
作用: 为气门的运动导向,保证气门直线运动兼起导热作用。 倒角 工作条件: 工作温度较高,约500K。润滑困难,易磨损。 气缸盖 材料: 气门导管 用含石墨较多的铸铁,能提高自润滑作用。 加工方法: 卡环:防止气门 外表面加工精度较高 导管在使用中脱 内表面精绞 落。 装配: 气门杆与气门间隙0.05~0.12mm。
第三章 配气机构

第三章配气机构3.1 概述 (2)3.2 配气相位 (5)3.3 配气机构的零件和组件 (8)3.4 可变进气系统 (21)学习目标:1.掌握配气机构的组成及各零部件的结构特点;2.掌握配气相位、气门间隙;3.掌握凸轮轴的结构特点;4.掌握可变进气系统的结构类型特点。
学习方法:介绍发动机配气机构的结构及组成,通过实物教学和多媒体课件动态演示相结合,并和汽车拆装与调整实践教学相辅相承,使学生掌握各零部件的结构特点和安装要求。
学习内容:§3.1 概述§3.2 配气相位§3.3 配气机构的零件和组件§3.4 用配气相位图分析可调间隙的气门§3.5 可变进气系统学习重点:1.配气相位;2.气门间隙;3.凸轮轴的结构特点;4.可变进气系统的结构类型。
作业习题:1.影响充气效率的因素主要有哪些?2.配气机构的功用是什么?3.如何从一根凸轮轴上找出各缸的进排气凸轮和该发动机的发火顺序?4.气门弹簧起什么作用,为什么在装配气门弹簧时要预先压缩?5.挺柱的类型主要有哪些,液压挺柱有哪些优点?6.可变进气系统主要有哪几种型式?3.1 概述配气机构的功用就是根据每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求,定时打开和关闭各缸的进排气门,使新气及时进入气缸和废气及时排出气缸,使换气过程最佳。
好的配气机构应使发动机在各种工况下工作时获得最佳的进气量,以保证发动机在各种工况下工作时发出最好的性能。
发动机在全负荷下工作时,需获得最大功率和扭矩,这就要求在此工况下,配气机构应保证获得最大进气充量。
吸入的进气越多,发动机发出的功率和扭矩越大。
进气充满气缸的程度,常用充气效率 ( 也称充气系数 ) η v 表示。
即:ηv =M/Mo式中M -进气过程中,实际充入气缸的进气量;Mo -在进气状态下充满气缸工作容积的进气量。
一般情况下发动机充气效率η v 总是小于 l 的。
η v 的大致范围是:四冲程汽油机 0.7 ~ 0.85 ;四冲程非增压柴油机 0.75 ~ 0.90 ;四冲程增压柴油机 0.90 ~ 1.05 。
第三章 配气机构的构造与维修

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3.2 配气相位及其影响因素
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3.1 概述
(3)凸轮轴上置式。凸轮轴上置式配气机构的凸轮轴直接布 置在缸盖上,如图3一5与图3一6所示。优点:凸轮轴直接通 过摇臂来驱动气门,省却了推杆、挺柱,使往复运动质量大 大减小,因此它适合于高速发动机:缺点:由于凸轮轴离曲轴 中心较远,因而都采用链条传动或同步齿形带传动,使得正 时传动机构较为复杂,而且拆装气缸盖也比较困难。
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3.1 概述
(2)链传动。链条与链轮的传动特别适用于凸轮轴上置的配 气机构。为使在工作时链条有一定的张力而不至脱链,通常 装有导链板、张紧轮装置等。为了使链条调整方便,有的发 动机使用一根链条传动,如图3一8所示。
(3)齿形带传动。近年来,在高速发动机上还广泛采用齿形 带来代替传动链,如图3一9所示。这种齿形带用氯丁橡胶制 成,中间夹有玻璃纤维和尼龙织物,以增加强度。采用齿形 带传动,能减少噪声和减少结构质量,也可以降低成本。
进气门开启持续时间内的曲轴转角,即进气持续角为
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3.2 配气相位及其影响因素
二、排气门的配气相位
1.排气提前角 在做功行程的后期,活塞到达下止点前,排气门便开始开启。 从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前 角,用γ表示。 γ一般为400--800,如图3一11所示。 在做功行程结束前,气缸内还有0.3-0. 5 MPa的压力,做 功能力已经不大,但此时如提前打开排气门,可利用此压力 使气缸内的废气迅速地自由排出,待活塞到达下止点时,气 缸内只剩下110-120 kPa的压力,使排气行程所消耗的功 率大为减小。此外,高温废气的旱排,还可防止发动机过热。 但若r角过大,则得不偿失。
汽车构造(上)第三章

配气相位演示
四、气门间隙
概念:
气门间隙:为保证气门关闭严密,通常发动机在冷态装
配时,在气门杆尾端与气门驱动零件(摇臂、挺柱或凸 轮)之间留有适当的间隙。 气门 进气门 排气门 间隙 0.25~0.30mm 0.30~0.35mm
气门间隙
作用:给热膨胀留有余地、保证气门密封 不同机型,气门间隙的大小不同,根据实验确定,一般冷态 时,排气门间隙大于进气门间隙,进气门间隙约为0.25~ 0.3mm,排气门间隙约为0.3~0.35mm。 间隙过大:进、排气门开启迟后,缩短了进排气时间,降低 了气门的开启高度,改变了正常的配气相位,使发动机因进 气不足,排气不净而功率下降,此外,还使配气机构零件的 撞击增加,磨损加快。 间隙过小:发动机工作后,零件受热膨胀,将气门推开,使 气门关闭不严,造成漏气,功率下降,并使气门的密封表面 严重积碳或烧坏,甚至气门撞击活塞。 采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙。
2、进气迟闭角:从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角。
目的:利用压差,气流惯性,提高充量 (β=40º — 80º )。
二、排气定时:包括(排气提前角γ,排气迟闭角δ)
1、排气提前角:排气门在下止点前开始开启,从开始开启 到下止点所对应的曲轴转角(γ=40º — 80º )。
目的:利用压差进行排气。(作功接近终了时,缸内压力P=3— 4个大气压)
单缸4气门
(1)不同名气门排成两列 (2)同名气门排成同一列
充气效率较高,可适当减 小气门升程,改善配气机 构的动力性,
单缸2气门
一个进气门和一个排气门 大多数采用所有气门沿机体 纵向轴线排成一列的方式。
单缸3气门
单缸5气门
(5)气门座
气门座: 气缸盖的进、排气道与气门锥面相结 合的部位。 作用: 靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。 接 受气门传来的热量。
汽车构造(上册)第3章 配气机构_OK

气门旋转机构:当气门工作时,如能产生缓慢的旋转
运动,可使气门头部周向温度分布比较均匀,从而
减少
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小气门头部的热变形。同时,气门旋转时,在密封 锥面上产生轻微的摩擦力,能够清除锥面上的沉积
等螺距弹簧
非等螺距弹簧
变螺距弹簧
采用等螺距的单弹 簧,在其内圈加一 个过盈配合的阻尼45 摩擦片来消除共振
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锥角作用: A、获得较大的气门座合压力,提高密封性和导热性
。 B、气门落座时有较好的对中、定位作用。 C、避免气流拐弯过边缘大应保而持降一定低的流厚 速。
度,1~3mm。
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2.气门座 气门座概念:
气缸盖的进、排气道与气门锥面相结合的部位。 作用:
靠其内锥面与气门锥面的紧密贴合密封气缸。接受 气门传来的热量。
热作用。 工作条件: 工作温度较高,约500K。润滑困难,易磨
损。 材料: 用含石墨较多的铸铁,能提高自润滑作用。 装配: 气门与气门导管间隙0.05~0.12mm,确保气门
能在导管中自由运动。同时为防止过多润滑油进入 燃烧室,通常会在气门导管上安装橡胶油封。
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气门导管
卡环:防止气门导 管在使用中脱落。
摇臂轴支座
摇臂称套
调整螺钉
定位弹簧
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❖3.4 气门组
❖ 气门组件主要由气门、气门座、气门导管、气门弹 簧、气门锁夹零件组成。
要求: ①气门头部与气门座贴合严密; ②气门导管与气门杆上下运动有良好的导向; ③气门弹簧的两端面与气门杆的中心线相垂直; ④气门弹簧的弹力足以克服气门及其传动件的运动
惯性。
轮轴配气机构、顶置凸轮轴配气机构。
11
(3)按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分 按曲轴和配气凸轮轴的传动方式可分为齿轮传动、 链传动和齿带传动。
《发动机构造与检修》习题集参考答案2012

3、柱塞式喷油泵通过滚轮体的调整螺钉或调整垫块可以(A ) A.改变喷油泵各分泵的供油提前角及各分泵的供油间隔角度。 B.改变喷油泵的供油压力 C.改变喷油泵的循环供油量 D.改变各分泵的有效行程
4、喷油泵滚轮挺柱体高度调整螺钉升高,使该缸的供油提前角( B )。 A.不变 B.增加 C.减小
杆。 它有全浮式和半浮式两种连接方式。 全浮式:活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动,当发动机工
作时,活塞销、连杆小头和活塞销座都有相对运动。 在全浮式活塞销的 两端装有卡环进行轴向定位,防止活塞销发生轴向窜动。
半浮式:活塞销与连杆小头或者活塞销与座孔之间的一处采取固定 连接,另一处可以相对运动。通常将活塞销与连杆小头固定。采用半浮 式安装活塞销不会轴向窜动,不需要卡环。
如果振动频率与曲轴自振频率成倍数关系,就会形成共振现象,引 起噪声,影响曲轴的正确传动,严重时甚至会扭断曲轴。
(2)曲轴扭转减振器的功用: 吸收扭转振动的能量,减小振幅,避免发生强烈的共振。
八、学会分析四缸、六缸发动机某缸在做功时,其它缸各处于哪个行 程。
曲轴转角 气缸
次序
第一缸 第二缸 第三缸
七、分析曲轴扭转振动产生的原因,说明扭转减振器的作用。 (1)曲轴扭转振动产生的原因:
曲轴具有弹性,在旋转过程中成为一种扭转弹性系统,具有一定的自 振频率。 发动机工作时,连杆轴颈所受载荷的大小和方向都发生周期性变 化,使得曲轴各个曲拐的转速也呈周期性变化,忽快忽慢。由于曲轴后 端的飞轮转动惯量很大,可近似认为是匀速旋转,所以相对于飞轮, 各曲拐的转动时快时慢,使曲轴发生扭转振动。
固有频率不同,当一只弹簧发生共振时,另一只弹簧可以起减震作用; 若一只弹簧折断,另一只弹簧还能继续维持工作。
第3章 配气机构

气门关闭点
同名凸轮的相对角位置
排气过程
进气过程
3.2.5 气门间隙
概念: 为保证气门关闭严密,通常发动机在冷态 装配时,在气门杆尾端与气门驱动零件(摇臂、 挺柱或凸轮)之间留有适当的间隙。
气门 进气门 间隙 0.25~0.30mm
排气门
0.30~0.35mm
气门间隙的门烧坏。 2.气门间隙过大:传动零件之间、气 门和气门座之间撞击严重,加速磨 损。
材料: 进气门570K~670K (铬钢或铬镍钢) 排气门1050K~1200K (硅铬钢)
组成:头部、杆部
杆部
头部
工作条件:
A.进气门570K~670K,排气门1050K~1200K; B.头部承受气体压力、气门弹簧力等; C.冷却和润滑条件差; D.被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。
要求:
应用车型:
奥迪100,捷达,桑塔纳, 广州标致505
作业
教材P70
2.为什么一般在发动机的配气机构 中留气门间隙?
二、气门传动组和驱动组
1.传动组组成: 挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等。 2.驱动组组成:
凸轮轴、凸轮轴轴承、止推装置等。
功用:定时驱动气门开闭,并保证气门有足
够的开度和适当的气门间隙。
2.链条传动
张紧机构
导链板
用于中置式和上置式凸轮轴的传 动,尤其是上置式凸轮轴的高速汽油 机采用较多。
(视频)
3.齿带传动
用于上置式凸轮轴的传动。 主要优点: 噪声小、质量轻、成本低、工作 可靠、不需要润滑;齿形带伸长量小, 适合有精确定时要求的传动。 轿车发动机多采用。
正时皮带(视频)
M ——进气过程中,实际进入气缸的新
第三章 配气机构

第三章配气机构§3-1凸轮机构凸轮机构的分类:按凸轮形状分:1)盘形凸轮2)移动凸轮3)圆柱凸轮按从动件型式分:1)尖底从动件;2)滚子从动件;3)平底从动件按维持高副接触分(锁合);1)力锁合→弹簧力、重力等2)几何锁合:等径凸轮;等宽凸轮凸轮机构的优点:结构简单、紧凑、设计方便,可实现从动件任意预期运动,因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中大量应用。
缺点:1)点、线接触易磨损;2)凸轮轮廓加工困难;3)行程不大§3-2配气机构的作用是按照发动机每一缸内所进行的工作循环和发火顺序的要求,定时开启和关闭各气缸的进、排气门,使新鲜可染混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸,废气得以及时从气缸排除。
新鲜空气或可染混合气被吸入气缸越多,则发动机可能发出的功率越大,新鲜混合气或空气充满气缸的程度,用充气效率来表示。
充气效率=在进气行程中实际进入气缸的新鲜空气或可染混合气的质量/充满气缸工作容积的质量。
充气效率越高,表明进入气缸内的新鲜空气或可染混合气质量越多,燃烧混合气可能发出的热量越大,发动机的功率越大。
对一定容积的发动机而言,V一定,质量与进气终了的T和P有关,进气的T和P越低,进气质量越大,充气效率越高。
但由于进气系统对气体造成阻力使进气终了时的气缸内压力下降,有因为上一轮循环中残余的高温废气,使进气终了气体温度升高,实际进入气体的质量总小于在一般张态下的充满气缸气体的质量。
也就是说,充气效率总小于1。
一般为0.8~0.9。
一、配气机构的分类配气机构可以从不同角度分类。
按气门的布置型式,主要有气门顶置式和气门侧置式;按凸轮轴的布置位置,可分为凸轮轴下置式,凸轮轴中置式;和凸轮轴上置式;按曲轴和凸轮轴的传动方式,可分为齿轮传动式和链条传动式和齿带传动式。
按每气缸气门数目,有二气门式、四气门式等。
1.气门的分布型式气门顶置式配气机构应用最广泛,其进气门和排气门都倒挂在气缸上。
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第3章柴油机配气机构气门热处理3.1气门的热处理工艺规范对气门热处理的基本要求是表面的含碳量始终保持原来的水平,无脱碳和氧化。
对奥氏体耐热钢气门应采用保护性气氛,要求不能引起钢的含碳量的变化。
因此为了实现上述要求,气门的淬火(或固溶)和回火(或时效)应在可控气氛炉或盐浴炉内进行。
从制造流程中可知气门的制造方式取决于内燃机对气门的要求,在热处理过程中的热处理方法有明显不同。
气门的调质要求杆部直线度≤0.15mm,端面或盘锥面跳动过≤0.15mm,个别气门的跳动和直线度控制在0.06mm。
气门表面无裂纹、烧伤、过热及过烧现象,不得影响非加工表面的使用性能。
(1)整体低合金钢和马氏体耐热钢的热处理:对整体低合金结构钢和马氏体耐热钢制造的气门,热处理方式为调质处理(淬火+高温回火),以得回火索氏体组织,基体硬度在28~37HRC。
热处理工艺流程为:淬火→一次回火→抛丸→调质→二次回火→二次抛丸→调质。
两种材料的气门热处理工艺如图3-1所示。
淬火加热在盐浴炉中进行,回火则在井式电阻炉中完成。
目前网带式可控气氛炉中、高温加热炉各项技术指标已经达到了处理气门的要求,另外个别气门厂采用深井式高温电阻炉处理马氏体耐热钢使用效果不错,但需要通保护性气体,以防气门的氧化和脱碳,氮化的纯度必须达到98%以上。
需要注意一点,由于深井式高温电阻炉出炉时降温幅度大和加热速度慢,也没有办法进行预热,因此保温时间长于盐浴炉加热的时间。
气门回火保温结束后要快冷如水冷等,目的是40Cr、45Mn2等合金钢以及4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等马氏体耐热钢均在450~700ºC范围内有二次回火脆性,因此必须快速冷却,水温要低于80ºC,多采用循环水做冷却介质。
常见马氏体耐热钢气门的一般热处理工艺规范见表3-1所示。
表3-1 马氏体耐热钢气门的热处理工艺规范材料牌号淬火工艺规范回火工艺规范备注加热温度/ºC冷却介质淬火硬度/HRC回火温度/ºC冷却介质回火硬度/HRC4Cr9Si2 4Cr10Si2Mo5Cr8Si2 5Cr8Si3 1030~10507#机械油或0#柴油,温度不大于80/ºC54550590610630650670690710循环水,温度小于50/ºC41~4535~4033~3831~3629~3528~3326~3124~30气门的硬度是指圆柱面硬度,通常最终的硬度依据平面硬度,因此可按圆柱面与平面的修整值,编制相应的回火温度和硬度范围8Cr20Si2Ni1040~1070650 670 690 71034~39 32~37 30~37 28~339Cr18Mo2V1060~1080注:1.气门的直径分为五类:小于6.5mm、>6.5~8.0mm、>8.0~10.0mm、>10.0~12.0mm 以及大于12mm等,同种材料直径不同、回火温度相同,回火后硬度出入较大。
2.对直径7mm以下的气门,建议采用比推荐的回火温度高10~20ºC,这是考虑到其抗回火稳定性强的原因。
3.同一支气门硬度差要在4HRC以内,硬度测量以三个硬度的平均值为准,两点之间的距离在20mm以上,来确保硬度的真实性。
4.对回火后圆柱面硬度低于工艺要求的气门,不要轻易做出重新淬火的结论,应认真对待,以最终切平面作为唯一的判定依据。
5.对出炉后硬度高于工艺要求的气门,二次回火的温度即使维持原温度,也能将硬度降下来,在于回火索氏体经过一次回火后,其金相组织结构又发生了变化的结果。
6.气门料杆和同直径气门的热处理工艺相同,均必须避免表面脱碳和氧化现象发生,即气门的表面状态和化学成分没有改变,负责将会直接影响其使用寿命。
7.对于气门要求回火后硬度在40HRC以上的马氏体耐热钢整体气门,为防止热处理后变形太大、硬度高造成调质困难、容易造成杆部断裂或气门盘部端面锤击掉块,通常在热处理前750ºC左右保温2h进行退火处理,降低气门热成形后盘部的硬度,将杆部直线度和锥面跳动控制在0.10mm以下,则极大减轻了热处理后校直的负担,加快了生产进度,目前国内气门制造行业广泛推广了该工艺方法,取得了明显的经济效益和社会效益。
需要说明的是网带式保护气氛淬火与回火炉,可实现光亮淬火,生产效率高、质量稳定,机械化和自动化程度高,因此在标准件行业中已经比较普及,但大多为中碳钢的热处理,在高温下(1000ºC以上)工作的网带炉的应用较少,其原因是在高温下的网带变形和损坏严重。
经过热处理设备厂家引进国外的部分网带新材料,基本解决了问题,目前国内气门制造厂已经将该设备用于马氏体耐热钢和中碳合金钢的热处理,取得了较好的经济效益和社会效益,热处理效率提高10倍以上,节约了大量的人力、物力和财力,为气门制造行业的大批量生产奠定了良好的基础。
(2)整体(或大头)奥氏体耐热钢的热处理:该类钢的碳化物呈弥散分布,其热处理方式为固溶+时效处理或仅时效处理,一般晶粒度4~10级,在700ºC一下具有良好的强度、硬度和较好的抗腐蚀性能。
该类材料如加热温度小于980ºC,则表面形成裂纹,当温度超过1200ºC,因大量晶间存在M7C3的薄片沉淀晶界而出现裂纹。
时效处理后的平面硬度为23~38HRC,层状析出物 15%。
热处理工艺流程为固溶(或仅时效处理)→调质→时效处理→抛丸→调质。
固溶气门盐浴炉的热处理工艺规范如图3-2所示。
固溶的目的是将合金元素充分溶入固溶体中,快速冷却以抑制合金的析出,获得强化的固溶体,其沉淀相为M23C6,水冷后形成单一的饱和奥氏体,得到适宜的晶粒度。
而时效则使溶质原子在固溶体点阵的一定区域内析出弥散的强化相或组成第二相(碳化物金属间化合物),获得弥散分布的碳化物,提高基体的强度。
另外在1180~1200/ºC的温度下,可有效消除锻造裂纹。
固溶温度越高,则其效果越好,晶界沉淀数量增加。
固溶处理的工装为圆筐,其外圆小于盐炉的炉膛尺寸,一般采取堆积的装炉方式,其装炉量的大小应根据是人工还是机械化作业来选择,其作业效率不高,但质量比较稳定。
国内热处理设备制造厂,基于目前气门固溶设备的缺点,已经开始进行燃气固熔炉的设计与制造,并小批量的试生产,它具有装炉量大、节能的特点,缺点为气门表面有氧化或脱碳现象,炉内温差大,实际晶粒度的等级范围较大。
这需要调整城市煤气或天然气与空气的混合比,也可采取必要的防范措施,如将固溶筐分为几个区域,避免燃烧喷火口直接与筐接触,固溶筐上方加盖等。
时效的特征为析出的强化相数量 15%、强化相尺寸小、分布均匀和基体固溶体稳定。
作为时效的前提是固溶随温度的提高而变化,合金化存在双相区;有高的热强性,最高温度决定了析出极限温度;析出物程弥散状均匀分布在基体上,在高温长期使用时具有高的稳定热处理过程中,温度过高产生层状析出,析出物为Cr23C6和少量CrN。
事实上温度高将造成气门的室温韧性、疲劳强度、耐蚀性能的降低等,因此时效温度要严格控制。
对杆杆焊或头杆焊产品,气门的杆部要经过调质处理,无论是低合金结构钢还是马氏体耐热钢料杆,料杆的热处理方法同第一种。
(3)气门的杆部端面淬火、阀口淬火或阀口的堆焊:为了提高气门的使用寿命,杆端面要进行感应淬火处理。
热处理后的气门杆部的硬度在30~40HRC,而杆端面在工作过程中要与摇臂接触产生摩擦和碰撞,因此要求端面的硬度高、耐磨性好,才能满足发动机工作的需要。
通常进行端面的高频淬火,硬化层在2~4mm,硬度 50HRC。
这这里需要引起重视的是淬火的热影响区不允许出现在锁夹槽内。
气门阀口或锥面与气门座底反复贴合,因此其表面要具有高的硬度和良好的耐磨性,气门生产厂家一般采用对锥面进行高频淬火的方法,来满足气门头部的技术要求以确保有高的使用寿命等,通常淬火后直接油冷,硬度在50HRC以上,为稳定组织、减少内应力,淬火后应立即进行低温回火处理。
为了提高气门锥面的耐磨性和抗腐蚀性,在锥面焊一层硬质合金,此时堆焊层与气门基体之间为冶金结合,其深度和硬度符合要求,即深度在1.5mm以上、硬度大于50HRC,表面不允许有裂纹、掉块等致命缺陷存在。
3.2气门表面处理根据气门在发动机内的耐高温、抗燃烧气体的腐蚀等工作特点,气门杆部在进行高速的上下运动,因此表面的质量状况直接影响到使用寿命。
为了提高气门杆部的耐磨性和抗咬合性,提高表面的粗糙度,需对气门进行表面处理,通常有镀铬和碳氮共渗两类,它们的处理工艺如下。
1.气门的杆部镀铬气门镀铬后干部的表面质量要求如下。
·干部光泽均匀,组织细致不粗糙,不起皮和起泡,不漏底色,无烧焦现象;·结合力强;·硬度大于800HV;·镀铬层厚度一般在0.005~0.030mm。
其测量即可用千分尺也可采用截面金相方法,铬层边界允许在覆盖范围内的公差内呈波状或不规则形状,但不能有明显的台阶和断层等缺陷。
·铬层与基体的附着强度的衡量标准是指杆部在专用夹具上弯曲角度的大小符合要求,气门杆部无折断,要求变形区的硬镀层在8~10um,用放大镜观察不允许有脆性剥落,但允许有裂纹存在。
对于双金属(堆焊)气门,弯曲的位置应在对焊区域内进行。
在日常检查中气门的杆部铬层应呈均匀状态,不允许有下列致命缺陷:可见结瘤、起皮、疤痕、气孔、较大的裂纹、掉块、剥落等。
气门杆部直径与弯曲角度的关系见表3-2。
表3-2 气门杆部直径与弯曲角度的关系气门的干部直径/mm 弯曲角度/(º)气门的干部直径/mm 弯曲角度/(º)<10 20~30>15~2015~20>10~1520~25>20 10~15(1)气门杆部镀铬工艺:气门杆部镀铬的目的为气门在高温的腐蚀性气体中,要承受气冲刷和反复的作用,因此镀铬后,气门杆部赋予了摩擦系数小、润滑耐磨性好、表面硬度高、抗腐蚀性好等特点,硬度在1000HV以上,表面粗糙度在R0.4uma以下。
气门的镀铬是硬度铬,其总的工艺流程为:机械预处理→预除油→上挂具、按屏蔽物、辅助阴阳极→非镀铬区保护(涂蜡或涂漆)→化学除油或电解除油→水洗→阳极腐蚀→镀硬铬→水洗→干燥→下挂具→去氢→后续加工。
另外也有推荐的工艺为:带电下槽→预热→阴极小电流活化→提升电流→冲蚀镀铬→正常镀铬。
在气门的镀铬过程中,只对合金结构钢和马氏体耐热钢气门的杆部进行镀铬,作为马氏体耐热钢不进行阴极反镀,以避免杆部表面出现褐色挂灰影响铬层与基体的结合力。
0.4um)→(2)气门镀硬铬的工艺流程:镀前磨削加工→表面超精加工→(Ra精密尺寸镀铬→镀后抛光。
其中镀铬工艺为清洗→镀铬(电流25~35A/支,时间为3~5min,加热温度为60~70ºC)→反克(反响溶解铬层,时间0.7s)→清洗。