氣門錐面生產(chǎn)加工工藝

1、1第二章第二章 氣門錐面生產(chǎn)加工工藝氣門錐面生產(chǎn)加工工藝 目前世界各國的堆焊方法有：氧乙炔火焰焊，氬弧焊，感應(yīng)加熱真空堆焊，等離子堆焊，最近又試驗出激光堆焊，目前激光堆焊還沒進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。2一、排氣門生產(chǎn)工藝路線：例如，CG125排氣門，lCG125排氣門工藝流程圖 挖R 槽 刮粉及堆焊 精車外圓 車成型R 740 回火 其它機加工 N化及拋丸 粗 、精磨凡爾線 檢凡爾線（氣密性檢測，圓度儀、投影儀）l 刮粉及堆焊、車成型Rl 后涂層位置11 放大內(nèi) 燃機 排 氣閥 涂 層 位置圖8如圖8：3l 二 真空熔結(jié)工藝l 熔結(jié)工藝和燒結(jié)工藝的根本區(qū)別在于：高溫時產(chǎn)生的熔融液相占物料總數(shù)的含量不同，

2、大致的分水嶺是25%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，小于此數(shù)為燒結(jié)，因相液不夠，故燒結(jié)的氣孔率較高，大于此數(shù)為熔結(jié)，熔結(jié)體氣孔小，甚至為零。l 真空熔結(jié)工藝流程可分為一步法和二步法，一步法僅適用于工件的涂層金屬元素，合金或表面硬化合金，在一般情況下，涂層較少，厚度有限，二步法適用于涂更為廣泛的金屬表面材料，厚度不限，甚至可超越涂層范圍而成為多種金屬的復(fù)合件。4l一步真空熔結(jié)的工藝流程如下：配合金粉有機粘接劑工件調(diào)料清洗涂覆烘干熔結(jié)檢驗5l三 真空熔結(jié)涂層工藝性l1 從表面冶金的觀點來看，理想的涂層工藝至少需要量滿足以下要求：l在涂層合金與基體金屬之間必須形成牢固的冶金結(jié)合。l涂層形成后需保持涂層合金原有的性能。l在

3、涂層形成過程中，不應(yīng)損害基體金屬的強度 及其它力學(xué)性能。6第三章第三章 氣門錐面失效形式原氣門錐面失效形式原因分析，防止及預(yù)測因分析，防止及預(yù)測 7l序言：人類在生產(chǎn)實踐中應(yīng)用金屬及合金材料已經(jīng)有幾千年的歷史，通過使用及生產(chǎn)實踐，人類為了發(fā)展生產(chǎn)力，促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展，不斷提高生產(chǎn)質(zhì)量，同金屬及合金制造的各種零部件與使用過程中不斷出現(xiàn)的破斷現(xiàn)象進(jìn)行了長期的斗爭，積累了金屬零件破斷等失效原因及性質(zhì)的實踐經(jīng)驗，將一些分散的實踐經(jīng)驗及有關(guān)的理論研究成果加以系統(tǒng)化，探明金屬零件在制造和使用過程中發(fā)生各種失效類型及斷裂故障與金屬及合金的冶金質(zhì)量制造工藝及使用條件的關(guān)系，研究各種原因造成的裂紋，斷裂及常溫機械零

4、件服役產(chǎn)生疲勞斷裂及環(huán)境破斷。8l破斷形式：l如：應(yīng)力腐蝕破斷、氫脆破斷，蠕變破斷、腐蝕疲勞破斷、熱疲勞破斷與低熔點金屬接觸破斷，應(yīng)力松弛失效，高溫疲勞斷裂，微震磨損-振幅在10-710-3mm振中滑動而引起的輕微磨損，微振疲勞，微振磨損，磨損腐蝕以及其它沖擊失效模式。l磨損：酸蝕磨損，磨粒磨損，表面疲勞磨損，塑性變形磨損，微振磨損，沖擊磨損，l腐蝕：化學(xué)腐蝕，裂縫腐蝕，晶間腐蝕，沖刷侵蝕，氣體渦流侵蝕，生物侵腐，動力侵腐，9 上述是人類總結(jié)機械零件失效類型和各種情況，氣門錐面產(chǎn)生磨損失效分析，因此發(fā)動機排氣門在高溫高壓，高壓氣流的沖刷環(huán)境之下，勢必須從高溫機械性能這個角度考慮問題。金屬材料在

5、高溫工作下和常溫工作時的要求是不同的常溫工作性能良好，不一定在高溫下長載荷下好，而性能變化規(guī)律相當(dāng)復(fù)雜，常溫下材料強度一般與時間無關(guān)，但是在高溫下則不然，高溫下材料內(nèi)原子振幅加大，原子結(jié)合力下降，導(dǎo)致強度下降，而且還和時間有很大關(guān)系，高溫材料研究時考慮時間因素是主要的，在常溫或較低溫時有較高性能金屬材料，在長期高溫工作下，結(jié)果產(chǎn)生穿晶斷裂過渡到晶界斷裂，使鋼脆化，延性（塑性）下降，是眾所周知，同時在高溫下金屬材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)會發(fā)生不同程度的改變，因此高溫下金屬材料機械性能指標(biāo)主要是蠕變強度和持久強度，短時抗拉強度 ，應(yīng)力松弛，高溫疲勞高溫硬度指標(biāo)考核。10l一 排氣門錐面失效l錐面失效主要形式

6、：麻點; 磨損; 崩潰l1 侵蝕麻坑l內(nèi)燃機氣閥的工作條件相當(dāng)復(fù)雜，長期處在高溫燃?xì)飧g介質(zhì)和機械撞力和冷熱疲勞應(yīng)力的聯(lián)系作用下工作，排氣門的工作溫度約在700800高溫內(nèi)工作，一般汽油機約高于柴油機，當(dāng)排氣閥與閥座相閉合時，排氣閥的密封面也就是閥面的中心部位，會因閉合撞力產(chǎn)生落座沖擊力，據(jù)計算常用的135型柴油機的沖擊應(yīng)力為84MPA左右。11l排氣閥的主要損壞現(xiàn)象是在閥面密封帶上產(chǎn)生許多“麻坑”，如下圖所示。把一個細(xì)小的麻坑放大2000倍，如圖所示，明顯看出，麻坑是金屬材料表面因受到腐蝕疲勞 而層層剝落的結(jié)果，閥面密封帶上出現(xiàn)麻坑后，導(dǎo)致密封不嚴(yán)，氣缸漏氣，內(nèi)燃機形成 腐蝕疲勞剝落坑。12

7、損壞現(xiàn)象是在閥面密封帶上產(chǎn)生許多損壞現(xiàn)象是在閥面密封帶上產(chǎn)生許多“麻坑麻坑”視圖視圖13l 內(nèi)燃機排氣閥的損壞機理是一種典型的熱腐蝕疲勞磨損，排氣閥由 4Gr10Si2M與 5Gr21Mn9Ni4N 等到耐熱鋼制成，4Gr10Si2Mo的屈服強度在600高溫下為 0.2=375MPa 。遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氣閥落座沖擊力加上冷熱疲勞的應(yīng)力水平，不可能造成閥面的撞 擊疲勞磨損，在燃?xì)飧g介質(zhì)中，并不是在整個閥面上都出現(xiàn)麻坑，而只在閥面中部的密封帶上出現(xiàn)麻坑，這說明在單一的燃?xì)飧g條件下，氣閥用鋼有中夠的耐腐蝕能力，因此，麻坊的出現(xiàn)只能是腐蝕與疲勞磨損的聯(lián)合破壞結(jié)果，據(jù)分析測定，汽油機排氣閥的損壞機理是磷酸鹽

8、熱腐蝕疲勞磨損，而柴油機是硫氧聯(lián)合腐蝕疲勞磨損。l 真空熔結(jié)Co基合金涂層可以有效解決內(nèi)燃機排氣閥的熱疲勞磨損問題 14l二 排氣門錐面磨損l 排氣門錐面在工作下，受到?jīng)_擊負(fù)荷，微振滑動，排出氣沉積碳黑形成磨料，產(chǎn)生磨粒在表面磨擦滑動，產(chǎn)生磨損，氣流嚴(yán)重磨損，產(chǎn)生磨損性能如圖：15l磨損分析1）、氣門間隙過大，使廢氣排除不徹底，造成發(fā)動機功率不足，加快氣門桿等相關(guān)的運動件的磨損。如造成氣門錐面的磨損。2）、氣門彈簧力過大，也會增加配氣機構(gòu)有關(guān)零件的接觸應(yīng)力，產(chǎn)生更大的沖擊和振動，加劇相關(guān)件的磨損。如造成氣門錐面的磨損。3）、氣門錐面的磨損，主要原因，也是由于氣門頻繁開閉與氣門座碰撞、高溫氣體沖

9、擊，使氣門錐面被氧化及進(jìn)入氣缸體的雜質(zhì)附著在錐面磨損引起的。16l 一）氣門錐面的腐蝕磨損。l 發(fā)動機在工作過程中，進(jìn)排氣門頻繁開閉，與氣門座劇烈碰撞的頻率很高，倘若受到強烈氣流的侵蝕和酸性物質(zhì)的腐蝕，其錐面就會漸漸發(fā)生氧化而產(chǎn)生早期磨損，其主要為：密封面上出現(xiàn)凹陷，頸部產(chǎn)生麻點，嚴(yán)重時表面呈蜂窩狀，這種狀態(tài)一般是由于燃料，潤滑油等油品的質(zhì)量欠佳以及不同牌號的油混合使用后氧化變質(zhì)所致，但其中有一點容量使人們忽視，若車輛長期在塵土較多的地區(qū)行駛，而該區(qū)域空氣中的酸性氣體濃度又偏高，再加上用戶對空濾器不能及時清潔保養(yǎng)，氣門錐面必然會受到隨空氣吸入的酸氣及異粒雜質(zhì)的猛烈沖刷和侵蝕，使氣門產(chǎn)生了腐蝕磨

10、損。17l 二）氣門的燃蝕l 1） 眾所周知，發(fā)動機燃?xì)獗〞r的瞬間溫度高達(dá)20002500，燃燒室內(nèi)的爆發(fā)壓力達(dá)到50kg/cm以上，為了保證發(fā)動機正常工作的需要，要求整個燃燒室內(nèi)不能有絲毫的燃?xì)庑孤?，倘若氣門的錐面上出現(xiàn)麻點，和酸氣體腐蝕后造成的斑點，蝕點，氣門，與氣門座的密封性能將逐漸喪失。當(dāng)排氣沖程終止了進(jìn)氣沖程開始時，由于排氣門關(guān)閉不嚴(yán)，廢氣會返回汽缸沖淡了燃燒室內(nèi)的新鮮混合氣，從而降低了燃燒速度，由此影響了氣門的散熱和燃燒室內(nèi)正常的“熱”平衡使排氣溫度驟升熱負(fù)荷增大，最終導(dǎo)致氣門邊緣形成燃燒。18l 2） 氣門錐面的密封除了與氣門座需保持吻合貼實外，若氣門彈簧彈力下降（通常的原因是

11、，氣門彈簧受機內(nèi)持續(xù)高溫的影響而產(chǎn)生彎曲，或彈簧的自由長度縮短使其彈性急劇下降所引起的），因其緊力不夠，使氣門工作面產(chǎn)生泄露，最終造成氣門燃燒。l 3） 若發(fā)動機潤滑系統(tǒng)工作不良，機油將起不到潤滑作用，發(fā)動機會產(chǎn)生“過熱”現(xiàn)象，氣門長期在過熱的狀態(tài)下工作，會逐漸形成燒蝕磨損，嚴(yán)重時還會產(chǎn)生裂紋，給予配氣機構(gòu)留下致命的隱患，對此，應(yīng)盡快找出潤滑系統(tǒng)的故障點，更換相關(guān)的零部件。19l 4） 氣門間隙是為了保證發(fā)動機配氣機構(gòu)正常工作而設(shè)置的，若氣門間隙過大，氣門機構(gòu)將遲開早閉，不但使氣門的開啟時間縮短，還會造成進(jìn)氣不足，排氣不暢并發(fā)出異常敲擊聲。氣門在無數(shù)次的反復(fù)沖擊下，零件的強度將轉(zhuǎn)弱，嚴(yán)重時會產(chǎn)

12、生疲勞損傷，使氣門桿身出現(xiàn)裂紋甚至斷裂；氣門間隙偏小時會使氣門機構(gòu)早開晚閉，發(fā)動機溫度高后零件受熱膨脹自然伸長會自動頂開氣門，使氣門關(guān)閉不嚴(yán)，引起漏氣，最終造成汽缸內(nèi)壓縮壓力下降并引發(fā)化油器回火，它會使燃燒不完全，氣門及氣門座處產(chǎn)生大量積炭，并在強大的氣流的沖刷下最終形成燒蝕磨損。20l綜上所述，氣門損壞的后果是極其嚴(yán)重的，其損壞的因素也是多方面引起的，有時是相互牽連，相互影響的，要想避免氣門的早期損壞，延長使用壽命，必須按各型號車輛的使用說明書的要求，進(jìn)行適時保養(yǎng)和維護，并切記以下幾點注意事項：lA 定期對空氣濾油器進(jìn)行維護和保養(yǎng)，保持發(fā)動機“口腔”處的清潔，同時著重檢查人們?nèi)菀缀鲆暤目諡V器

13、與化油器接口處以及進(jìn)氣管與汽缸蓋處的密封狀況，防止發(fā)動機“病從口入”。21lB 氣門的密封面最怕酸性物質(zhì)的腐蝕，因此應(yīng)嚴(yán)格按使用說明書規(guī)定的牌號，正確選用燃油和潤滑油，并照有關(guān)規(guī)定定期更換曲軸箱內(nèi)的機油。在這里還必須強調(diào)：禁止使用已氧化變質(zhì)和假冒油品，要知道它是氣門產(chǎn)生異常磨損及早期損壞的主要原因。lC 平時在操作車輛時，需留神聽發(fā)動機的響動（尤其在怠速工況），如出現(xiàn)異聲時應(yīng)及時檢查高速氣門間隙，如有氣門頂端出現(xiàn)凹陷或其頭部彎曲應(yīng)視情況更換，切不可勉強代用，以免后患無窮。22l D 若車輛用于長距離行駛且經(jīng)常處于滿負(fù)荷狀態(tài)，冷車起動較新時困難許多（即使是夏季也需加濃混合氣，此時應(yīng)考慮檢查汽 的

14、壓縮壓力，最好使用汽 壓力表進(jìn)行檢查，如無壓力表，可拆下火花 ，用手指住其孔，同時使油門處于全開位置，腳踩起桿感覺汽 壓縮壓力較小，則說明進(jìn)排氣門已嚴(yán)重磨損，應(yīng)立解發(fā)動機，若氣門的錐面上有深溝或有較多麻點，需進(jìn)行必要的修磨，同時將燃燒室及氣門上的積碳全部清除干凈。l E 冬季使用車輛時一定要注意充分暖機，待機溫高后才能負(fù)載行駛，切不可冷車時猛加油門至最高轉(zhuǎn)速，因為此時發(fā)動機的的運轉(zhuǎn)及磨擦副表面上的油膜還沒有形成，猛拉油門極易使鏈條傳動的氣門機構(gòu)形成粘著而回位不及時，使進(jìn)，排氣門發(fā)生碰撞，嚴(yán)重時會導(dǎo)致桿身斷裂并打壞活塞環(huán)，這種人為操作的故障已有先例，望廣大用戶和車迷朋友們給以高度重視。23氣門錐

15、面失效形式氣門錐面失效形式產(chǎn)生原因及防止措施補救辦法產(chǎn)生原因及防止措施補救辦法24失效形式 產(chǎn)生原因 防止措施及解救辦法 一氣門錐面腐蝕磨損（點蝕，麻坑）1、潤滑油質(zhì)量欠佳、不同牌號的油混合使用后氧化變質(zhì)2、空氣不純1、禁止使用已氧化變質(zhì)和假冒油品2、經(jīng)常清洗空濾器過濾網(wǎng)，或換新的過濾器二、氣門錐面磨損（摩擦磨損及磨粒磨損）1、高溫氣體沖擊2、氣門錐面產(chǎn)生偏磨而造成漏氣3、氣門間隙偏小4、缸頭坐圈過窄4、司太立合金粉質(zhì)量問題1、采用霧化優(yōu)良的化油器控制竄油，減少微振磨損2、經(jīng)常清洗空濾器過網(wǎng)或換新的過濾器,使用優(yōu)質(zhì)燃油3、控制缸頭坐圈寬度4、嚴(yán)控氣門門線，坐圈跳動。5、對焊合金工藝過程嚴(yán)格控制

16、及其檢查三、氣門錐面燒蝕1、排氣門關(guān)閉不嚴(yán)，廢氣會返回汽缸2、發(fā)動機溫度過高1、控制氣門使用中的關(guān)閉不嚴(yán)情況，降低發(fā)動機的溫度25產(chǎn)生原因 ： 1）由于燃料，潤滑油等油品的質(zhì)量欠佳以及不同牌號的油混合使用后氧化變質(zhì)所致。2）若車輛長期在塵土較多的地區(qū)行駛，而該區(qū)域空氣中的酸性氣體濃度又偏高，再加上用戶對空濾器不能及時清潔保養(yǎng)，氣門錐面必然會受到隨空氣吸入的酸氣及異粒雜質(zhì)的猛烈沖刷和侵蝕，使氣門產(chǎn)生了腐蝕磨損。因此主要是強烈廢氣流沖擊和被腐蝕物質(zhì)腐蝕引起的錐面呈蜂窩狀。1、氣門錐面腐蝕磨損（點蝕，麻坑） 氣門錐面的磨損，發(fā)動機在工作過程中，進(jìn)排氣門開關(guān)頻繁，與氣座劇烈碰撞的頻率很高，倘若受強高溫

17、廢氣流的侵襲和酸性物質(zhì)的腐蝕，氣門錐面就會逐漸發(fā)生氧化而產(chǎn)生早磨損，其主要特征為：氣門密封面上上出現(xiàn)凹陷，頸部產(chǎn)生麻點，嚴(yán)重時表面呈蜂窩狀。26l防止措施及解救辦法 l1、氣門的密封面最怕酸性物質(zhì)的腐蝕，因此應(yīng)嚴(yán)格按使用說明書規(guī)定的牌號，正確選用燃油和潤滑油，并照有關(guān)規(guī)定定期更換曲軸箱內(nèi)的機油。禁止使用已氧化變質(zhì)和假冒油品。27l 二 氣門錐面磨損（摩擦磨損及磨粒磨損）l 主要原因：l 1 、氣門頻繁開閉與氣門座碰撞，高溫氣體沖擊，使氣門錐面被氧化及進(jìn)入氣缸體的雜質(zhì)附著錐面磨損起來。l 2 、氣門桿的磨損后，車輛經(jīng)常處于低檔高速或大扭轉(zhuǎn)的爬坡工況，氣門桿磨擦副的熱量得不到及時散發(fā)而溫度陡升使磨

18、損加劇，氣門與氣門導(dǎo)管孔的配合間隙逐漸增大，氣門桿在工作過程中來回晃動，使氣門錐面產(chǎn)生偏磨而造成漏氣。這樣由于微振現(xiàn)象造成微振侵蝕磨損正常斜角錐面與缸頭座圈錐面門線接觸由相對運動（氣門旋轉(zhuǎn)）產(chǎn)生摩擦后磨損。28l 3 ，氣門間隙是為了保證發(fā)動機配氣機構(gòu)正常工作而設(shè)置的，若氣門間隙過大，氣門機構(gòu)將遲開早閉，不但使氣門的開啟時間縮短，還會造成進(jìn)氣不足，排氣不暢并發(fā)出異常敲擊聲。氣門在無數(shù)次的反復(fù)沖擊下，零件的強度將轉(zhuǎn)弱，嚴(yán)重時會產(chǎn)生疲勞損傷，使氣門桿身出現(xiàn)裂紋甚至斷裂；氣門間隙偏小時會使氣門機構(gòu)早開晚閉，發(fā)動機溫度高后零件受熱膨脹自然伸長會自動頂開氣門，使氣門關(guān)閉不嚴(yán)，引起漏氣，最終造成汽缸內(nèi)壓縮

19、壓力下降并引發(fā)化油器回火，它會使燃燒不完全氣門及氣門座處產(chǎn)生大量積炭，并在強大的氣流的沖刷下最終形成氣門燒蝕磨損。而且，碳黑粒在摩擦體之間形成磨料磨損。29l4、氣門坐圈過窄，雖初期密封較好，但氣門坐與氣門錐面容易磨損。l5、嚴(yán)格控制進(jìn)排氣門的錐面跳動，及缸頭坐圈跳動，減少微振條件。l6、司太立合金粉質(zhì)量問題（化學(xué)成分，高溫性能）及其堆焊產(chǎn)生的一些冶金缺陷）。30防止措施及解救辦法：防止措施及解救辦法：減少積碳，減少磨粒磨損：l 1 化油器性能達(dá)不到設(shè)計要求，燃油霧化不良，采用霧化優(yōu)良的化油器。l 2 空氣濾清器失效（功能作用）除塵作用不佳，經(jīng)常清洗空濾器過濾網(wǎng)，或換新的過濾器。l 3 燃油質(zhì)量不好，含有多量的膠質(zhì)，使用優(yōu)質(zhì)燃油。l 4、 氣缸竄油，控制竄油，減少微振磨損，經(jīng)常維護使用時定期的檢查導(dǎo)管有喇叭口，或?qū)Ч鼙荒コ蓹E圓形。氣門錐面上有黑色積碳和灰白色的氧化鋁，可將其放在煤油溶液里清洗。l 5、嚴(yán)格對入廠的司太立合金按技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行入廠前化學(xué)成分，硬度等檢查，對工藝過程嚴(yán)格控制及其檢查。 31l三 氣門錐面燒蝕產(chǎn)生原因 l氣門的燒蝕：l1 、發(fā)動機燃?xì)獗〞r的瞬間溫