Hvordan påvirker det materiale fra ventiludstyret produktets ydelse?

Ventiludstyr spiller en afgørende rolle i motoren, der er ansvarlig for at kontrollere indtagelse og udstødning, der direkte påvirker motorens ydelse, effektivitet og levetid. Det materielle valg af ventiludstyr har en dybtgående indflydelse på dets ydeevne, hovedsageligt afspejlet i følgende aspekter: varmemodstand, slidstyrke, korrosionsbestandighed, mekanisk styrke, vægt og produktionsomkostninger. Følgende diskuterer detaljeret effekten af ​​materiale på ydelsen af ​​ventiludstyr.

1. varmemodstand

Ventilerne udsættes for høje temperaturer under motordrift, især udstødningsventilerne, som kan fungere ved temperaturer, der spænder fra 700°C til 900°C. Derfor skal ventilmaterialet have god varmemodstand for at sikre, at det kan opretholde stabile mekaniske egenskaber og dimensionelnøjagtighed ved høje temperaturer. Hvis materialets varmemodstand er utilstrækkelig, kan ventilen deformeres, blødgøres eller endda smeltes ved høje temperaturer, hvilket resulterer i svigt i ventilforseglingen, hvilket påvirker motorens komprimeringsforhold og forbrændingseffektivitet.

Almindeligt anvendt varme-Modstandsdygtige materialer inkluderer varme-Resistent legeringsstål, rustfrit stål ognikkel-baserede legeringer. For eksempel 21-4n (21% Chromium, 4%nikkel) er et almindeligt anvendt udstødningsventilmateriale med fremragende høj temperaturresistens. Derudover bruges titanlegeringer gradvist til ventilproduktion af høj-Performance -motorer på grund af deres lette vægt og høje varmemodstand.

2. slidstyrke

Ventilen vil ofte kontakte ventilsædet under arbejdsprocessen, især i det høje-Hastighedsmotor, friktionen mellem ventilen og sædet vil føre til slid. Hvis ventilmaterialets slidstyrke er utilstrækkelig, vil kontaktoverfladen mellem ventilen og ventilsædet ringen gradvist slides, hvilket resulterer i en løs ventilforsegling, hvilket vil påvirke motorens komprimeringsforhold og forbrændingseffektivitet.

For at forbedre slidstyrke kræver ventilmaterialernormalt overfladebehandling, såsomnitridering, karburering eller belægning. For eksempel ernogle ventiler belagt med en hård legering, såsom wolframcarbid eller titaniumnitrid, for at forbedre deres slidstyrke. Derudover er ventilmaterialets hårdhed også en vigtig indikator, og materialer med højere hårdhed harnormalt bedre slidstyrke.

3. Korrosionsbestandighed

Under driften af ​​motoren produceres et stort antal forbrændingsprodukter, såsom sulfid,nitrogenoxider osv., Som korroderer ventiloverfladen. Især udstødningsventiler er mere modtagelige for korrosion på grund af lang-udtryk eksponering for høje temperaturer og ætsende gasser. Hvis ventilmaterialekorrosionsmodstanden er utilstrækkelig, vil ventiloverfladen gradvist korroderes, hvilket resulterer i ventilforseglingsfejl, hvilket vil påvirke motorens ydelse og levetid.

For at forbedre korrosionsbestandigheden skal ventilmaterialernormalt tilføjenogle korrosionsresistente elementer, såsom krom,nikkel og så videre. For eksempel rustfrit stål (såsom martensitisk rustfrit stål og austenitisk rustfrit stål) bruges ofte til fremstilling af ventiler på grund af dens gode korrosionsbestandighed. Derudover ernogle ventilmaterialer også overfladebehandlet, såsom krombelægning eller korrosionsbestandig belægning, for yderligere at forbedre deres korrosionsbestandighed.

4. mekanisk styrke

Ventilen skal modstå den gentagne påvirkning fra ventilfjederen og det høje-Trykgashandling fra forbrændingskammeret under arbejdsprocessen, så ventilmaterialet skal have tilstrækkelig mekanisk styrke til at modstå disse eksterne kræfter. Hvis ventilmaterialets mekaniske styrke er utilstrækkelig, kan ventilen muligvis bryde eller deformere under lang tid-termdrift, hvilket resulterer i motorfejl.

For at forbedre mekanisk styrke skal ventilmaterialernormalt være varmebehandlet, såsom slukning og temperering, for at forbedre deres hårdhed og sejhed. Derudover er sammensætningsdesignet af ventilmaterialet også meget vigtigt, såsom at tilføje en passende mængde kulstof, mangan, silicium og andre elementer, som kan forbedre styrken og hårdheden af ​​materialet.

Trin 5: Vægt

Ventilens vægt har også en vigtig effekt på motorens ydelse. Den lettere ventil kan reducere motorens inerti -kraft og forbedre motorens hastighedsrespons og brændstoføkonomi. Derudover kan den lettere ventil også reducere belastningen af ​​ventilfjederen og forlænge ventilfjederens levetid.

For at reducere ventilens vægt anvendes ofte lette materialer, såsom titanlegering. Titaniumlegeringer har ikke kun en høj styrke, men også en lav densitet, er det ideelle materiale til fremstilling af lette ventiler. Titaniumlegeringer har dog en højere omkostning og brugesnormalt kun i høje-ydelsesmotorer eller racemotorer.

6. Fremstillingsomkostninger

Omkostningerne ved ventilmaterialet er også en vigtig faktor, der påvirker dens valg. Høj-Ydelsesmaterialer, såsom titanlegeringer ognikkel-Baseret legeringer, selvom de har fremragende ydelse, er deres omkostninger højere, og de brugesnormalt kun i høje-slut eller speciel-Formålsmotorer. I modsætning hertil har almindeligt legeringsstål og rustfrit stål en lavere omkostning og bruges i vid udstrækning i almindelige bilmotorer.

For at få en balance mellem ydeevne og omkostninger vælger ventilproducenternormalt det rigtige materiale til motorens specifikke krav. For eksempel for almindelige familiebiler er det almindeligt at vælge en lavere omkostning, men tilstrækkeligt ydelsesventilmateriale, mens for høj-Ydelsesmotorer eller racemotorer, et højere omkostninger, men bedre ydelsesmateriale vælges.

7. Termisk ledningsevne

Ventilen skal føre varme hurtigt til ventilsædet og cylinderhovedet under drift for at forhindre, at ventilen overophedes. Hvis ventilmaterialets termiske ledningsevne er dårlig, kan ventilen deformeres eller beskadiges på grund af overophedning, hvilket påvirker motorens ydelse og levetid.

For at forbedre termisk ledningsevne skal ventilmaterialetnormalt have god termisk ledningsevne. For eksempel bruges aluminiumslegering ofte til at fremstille ventilsædetringe på grund af dets gode termiske ledningsevne, og ventilmaterialet vælgesnormalt som legeringsstål eller rustfrit stål med god termisk ledningsevne.

8. Koefficient for termisk ekspansion

Ventilen vil opleve drastiske temperaturændringer under drift, så koefficienten for termisk ekspansion af ventilmaterialet skal matche materialet i ventilsædet og cylinderhovedet. Hvis koefficienten for termisk ekspansion ikke stemmer overens, kan ventilen sidde fast eller forseglet løst ved høje temperaturer, hvilket påvirker motorens ydelse.

For at sikre, at ventilen matcher koefficienten for termisk ekspansion af ventilsædet og cylinderhovedet, skal valg af ventilmaterialenormalt overveje det overordnede design af motoren. For eksempel brugernogle motorer materialer med en lignende termisk ekspansionskoefficient til at fremstille ventiler og ventilsæder for at sikre, at de opretholder god tætningsydelse ved høje temperaturer.

konklusion

Materialet fra ventiludstyret har en vigtig indflydelse på dets ydeevne, varmemodstand, slidstyrke, korrosionsbestandighed, mekanisk styrke, vægt, produktionsomkostninger, termisk ledningsevne og termisk ekspansionskoefficient og andre faktorer skal overvejes i materialevalget. Forskellige motorapplikationsscenarier har forskellige krav til ventilmaterialer, så ventilproducenter ernødt til at vælge det rigtige materiale i henhold til deres specifikke behov for at sikre, at ventiludstyret kan udføre i motoren. Med udviklingen af ​​materialevidenskab kan der være mere høj-ydeevne, lav-Omkostningsventilmaterialer i fremtiden og fremmer yderligere fremskridt inden for motorteknologi.