Πώς επηρεάζει το υλικό του εξοπλισμού βαλβίδας την απόδοση του προϊόντος;

Ο εξοπλισμός των βαλβίδων διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στον κινητήρα, υπεύθυνος για τον έλεγχο της εναλλαγής πρόσληψης και εξάτμισης, επηρεάζοντας άμεσα την απόδοση, την αποτελεσματικότητα και τη διάρκεια ζωής του κινητήρα. Η επιλογή υλικού του εξοπλισμού βαλβίδων έχει βαθιές επιπτώσεις στην απόδοσή του, που αντικατοπτρίζεται κυρίως στις ακόλουθες πτυχές: αντίσταση στη θερμότητα, αντίσταση φθοράς, αντοχή στη διάβρωση, μηχανική αντοχή, βάρος και κόστος κατασκευής. Τα παρακάτω θα συζητήσουν λεπτομερώς την επίδραση του υλικού στην απόδοση του εξοπλισμού βαλβίδων.

1. Αντίσταση θερμότητας

Οι βαλβίδες εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες κατά τη λειτουργία του κινητήρα, ειδικά στις βαλβίδες εξαγωγής, οι οποίες μπορούν να λειτουργούν σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 700°C έως 900°Γ. Επομένως, το υλικό της βαλβίδας πρέπει να έχει καλή αντοχή στη θερμότητα για να διασφαλίσει ότι μπορεί να διατηρήσει σταθερές μηχανικές ιδιότητες και ακρίβεια διαστάσεων σε υψηλές θερμοκρασίες. Εάν η αντοχή στη θερμότητα του υλικού είναι ανεπαρκής, η βαλβίδα μπορεί να παραμορφωθεί, να μαλακώσει ή ακόμα και να λιωθεί σε υψηλές θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα την αποτυχία της σφράγισης της βαλβίδας, η οποία επηρεάζει τον λόγο συμπίεσης και την αποτελεσματικότητα της καύσης του κινητήρα.

Συνήθως χρησιμοποιούμενη θερμότητα-Τα ανθεκτικά υλικά περιλαμβάνουν θερμότητα-Ανθεκτικό κράμα χάλυβα, ανοξείδωτο χάλυβα και νικέλιο-βασισμένα κράματα. Για παράδειγμα, 21-4η (21% χρωμίου, 4% νικέλιο) είναι ένα συνήθως χρησιμοποιούμενο υλικό βαλβίδας εξάτμισης με εξαιρετική αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία. Επιπλέον, τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται σταδιακά στην παραγωγή βαλβίδων υψηλής-Οι κινητήρες απόδοσης λόγω του ελαφρού βάρους τους και της υψηλής αντοχής στη θερμότητα.

2. Αντοχή φθοράς

Η βαλβίδα θα επικοινωνήσει συχνά με το κάθισμα της βαλβίδας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εργασίας, ειδικά στο υψηλό-Η μηχανή ταχύτητας, η τριβή μεταξύ της βαλβίδας και του καθίσματος θα οδηγήσει σε φθορά. Εάν η αντίσταση της φθοράς του υλικού της βαλβίδας είναι ανεπαρκής, η επιφάνεια επαφής μεταξύ της βαλβίδας και του δακτυλίου του καθίσματος της βαλβίδας θα φθείρονται σταδιακά, με αποτέλεσμα μια χαλαρή σφράγιση βαλβίδας, η οποία θα επηρεάσει τον λόγο συμπίεσης και την αποτελεσματικότητα της καύσης του κινητήρα.

Για να βελτιωθεί η αντίσταση στη φθορά, τα υλικά των βαλβίδων συνήθως απαιτούν επιφανειακή επεξεργασία, όπως νιτροποίηση, καρκινικό ή επικάλυψη. Για παράδειγμα, ορισμένες βαλβίδες επικαλύπτονται με σκληρό κράμα, όπως καρβίδιο βολφραμίου ή νιτρίδιο τιτανίου, για να βελτιώσουν την αντίσταση της φθοράς τους. Επιπλέον, η σκληρότητα του υλικού της βαλβίδας είναι επίσης ένας σημαντικός δείκτης και τα υλικά με υψηλότερη σκληρότητα συνήθως έχουν καλύτερη αντοχή στη φθορά.

3. Αντίσταση διάβρωσης

Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του κινητήρα, θα παραχθεί μεγάλος αριθμός προϊόντων καύσης, όπως σουλφίδιο, οξείδια αζώτου κ.λπ., τα οποία θα διαβρώνουν την επιφάνεια της βαλβίδας. Οι βαλβίδες εξάτμισης, ειδικότερα, είναι πιο ευαίσθητες στη διάβρωση λόγω πολύ-Έκθεση όρων σε υψηλές θερμοκρασίες και διαβρωτικά αέρια. Εάν η αντοχή στη διάβρωση του υλικού της βαλβίδας είναι ανεπαρκής, η επιφάνεια της βαλβίδας θα διαβιβαστεί σταδιακά, με αποτέλεσμα την αποτυχία σφράγισης της βαλβίδας, η οποία θα επηρεάσει την απόδοση και τη διάρκεια ζωής του κινητήρα.

Προκειμένου να βελτιωθεί η αντίσταση στη διάβρωση, τα υλικά των βαλβίδων συνήθως πρέπει να προσθέσουν κάποια ανθεκτικά στη διάβρωση στοιχεία, όπως το χρωμίου, το νικέλιο και ούτω καθεξής. Για παράδειγμα, ανοξείδωτος χάλυβα (όπως ο μαρτενστικός ανοξείδωτος χάλυβα και ο ωστενικός ανοξείδωτος χάλυβα) χρησιμοποιείται συχνά στην κατασκευή βαλβίδων λόγω της καλής αντοχής της διάβρωσης. Επιπλέον, ορισμένα υλικά βαλβίδων υποβάλλονται επίσης σε επεξεργασία επιφανείας, όπως επικάλυψη χρωμίου ή ανθεκτική στη διάβρωση, για να βελτιώσουν περαιτέρω την αντίσταση στη διάβρωση.

4. Μηχανική αντοχή

Η βαλβίδα πρέπει να αντέξει την επαναλαμβανόμενη επίδραση από το ελατήριο της βαλβίδας και το υψηλό-Η δράση του αερίου πίεσης από το θάλαμο καύσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εργασίας, οπότε το υλικό της βαλβίδας πρέπει να έχει επαρκή μηχανική αντοχή για να αντισταθεί σε αυτές τις εξωτερικές δυνάμεις. Εάν η μηχανική αντοχή του υλικού της βαλβίδας είναι ανεπαρκής, η βαλβίδα μπορεί να σπάσει ή να παραμορφωθεί κατά τη διάρκεια του μεγάλου-Λειτουργία όρου, με αποτέλεσμα την αποτυχία του κινητήρα.

Προκειμένου να βελτιωθεί η μηχανική αντοχή, τα υλικά των βαλβίδων συνήθως πρέπει να υποβάλλονται σε θερμική επεξεργασία, όπως η απόσβεση και η σκλήρυνση, για να βελτιώσουν τη σκληρότητα και την ανθεκτικότητα τους. Επιπλέον, ο σχεδιασμός σύνθεσης του υλικού της βαλβίδας είναι επίσης πολύ σημαντικός, όπως η προσθήκη κατάλληλης ποσότητας άνθρακα, μαγγανίου, πυρίτιο και άλλα στοιχεία, τα οποία μπορούν να βελτιώσουν τη δύναμη και τη σκληρότητα του υλικού.

Βήμα 5: βάρος

Το βάρος της βαλβίδας έχει επίσης σημαντική επίδραση στην απόδοση του κινητήρα. Η ελαφρύτερη βαλβίδα μπορεί να μειώσει τη δύναμη αδράνειας του κινητήρα και να βελτιώσει την απόκριση ταχύτητας και την οικονομία καυσίμου του κινητήρα. Επιπλέον, η ελαφρύτερη βαλβίδα μπορεί επίσης να μειώσει το φορτίο του ελατηρίου της βαλβίδας και να επεκτείνει τη διάρκεια ζωής του ελατηρίου της βαλβίδας.

Προκειμένου να μειωθεί το βάρος της βαλβίδας, χρησιμοποιούνται συχνά ελαφριά υλικά όπως κράμα τιτανίου. Τα κράματα τιτανίου όχι μόνο έχουν υψηλή αντοχή, αλλά και χαμηλή πυκνότητα, είναι το ιδανικό υλικό για την κατασκευή ελαφρών βαλβίδων. Ωστόσο, τα κράματα τιτανίου έχουν υψηλότερο κόστος και συνήθως χρησιμοποιούνται μόνο-μηχανές απόδοσης ή μηχανές αγώνων.

6.

Το κόστος του υλικού της βαλβίδας είναι επίσης ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την επιλογή του. Ψηλά-υλικά απόδοσης, όπως κράματα τιτανίου και νικέλιο-Με βάση τα κράματα, αν και έχουν εξαιρετική απόδοση, το κόστος τους είναι υψηλότερο και συνήθως χρησιμοποιούνται μόνο-Τέλος ή Ειδικός-Σκοπός κινητήρων. Αντίθετα, ο συνηθισμένος χάλυβας κράματος και ο ανοξείδωτος χάλυβα έχουν χαμηλότερο κόστος και χρησιμοποιούνται ευρέως σε συνηθισμένους κινητήρες αυτοκινήτων.

Προκειμένου να επιτευχθεί ισορροπία μεταξύ απόδοσης και κόστους, οι κατασκευαστές βαλβίδων συνήθως επιλέγουν το σωστό υλικό για τις συγκεκριμένες απαιτήσεις του κινητήρα. Για παράδειγμα, για τα συνηθισμένα οικογενειακά αυτοκίνητα, είναι κοινό να επιλέξετε χαμηλότερο κόστος αλλά επαρκές υλικό βαλβίδας απόδοσης, ενώ για υψηλή-Οι κινητήρες απόδοσης ή οι αγωνιστικοί κινητήρες, θα επιλεγεί υψηλότερο αλλά καλύτερο υλικό απόδοσης.

7. Θερμική αγωγιμότητα

Η βαλβίδα πρέπει να διεξάγει θερμότητα γρήγορα στο κάθισμα της βαλβίδας και στην κυλινδροκεφαλή κατά τη διάρκεια της λειτουργίας για να αποτρέψει την υπερθέρμανση της βαλβίδας. Εάν η θερμική αγωγιμότητα του υλικού της βαλβίδας είναι κακή, η βαλβίδα μπορεί να παραμορφωθεί ή να υποστεί βλάβη λόγω υπερθέρμανσης, επηρεάζοντας την απόδοση και τη διάρκεια ζωής του κινητήρα.

Προκειμένου να βελτιωθεί η θερμική αγωγιμότητα, το υλικό της βαλβίδας συνήθως πρέπει να έχει καλή θερμική αγωγιμότητα. Για παράδειγμα, το κράμα αλουμινίου χρησιμοποιείται συχνά για την παρασκευή δακτυλίων καθίσματος βαλβίδας λόγω της καλής θερμικής αγωγιμότητας του και το υλικό της βαλβίδας επιλέγεται συνήθως ως κράμα χάλυβα ή ανοξείδωτο χάλυβα με καλή θερμική αγωγιμότητα.

8. Συντελεστής θερμικής επέκτασης

Η βαλβίδα θα παρουσιάσει δραστικές μεταβολές στη θερμοκρασία κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, οπότε ο συντελεστής θερμικής διαστολής του υλικού της βαλβίδας πρέπει να ταιριάζει με το υλικό του δακτυλίου καθίσματος της βαλβίδας και της κυλινδροκεφαλής. Εάν ο συντελεστής θερμικής διαστολής δεν ταιριάζει, η βαλβίδα μπορεί να κολλήσει ή να σφραγιστεί χαλαρά σε υψηλές θερμοκρασίες, επηρεάζοντας την απόδοση του κινητήρα.

Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι η βαλβίδα ταιριάζει με τον συντελεστή θερμικής διαστολής του καθίσματος της βαλβίδας και της κυλινδροκεφαλής, η επιλογή του υλικού της βαλβίδας συνήθως πρέπει να εξετάσει το συνολικό σχεδιασμό του κινητήρα. Για παράδειγμα, ορισμένοι κινητήρες χρησιμοποιούν υλικά με παρόμοιο συντελεστή θερμικής διαστολής για να κατασκευάζουν βαλβίδες και καθίσματα βαλβίδων για να εξασφαλίσουν ότι διατηρούν καλή απόδοση σφράγισης σε υψηλές θερμοκρασίες.

σύναψη

Το υλικό του εξοπλισμού των βαλβίδων έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση, την αντίσταση στη θερμότητα, την αντίσταση στη φθορά, την αντοχή στη διάβρωση, τη μηχανική αντοχή, το βάρος, το κόστος κατασκευής, τη θερμική αγωγιμότητα και τον συντελεστή θερμικής διαστολής και άλλους παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη στην επιλογή υλικού. Διαφορετικά σενάρια εφαρμογής κινητήρα έχουν διαφορετικές απαιτήσεις για υλικά βαλβίδων, οπότε οι κατασκευαστές βαλβίδων πρέπει να επιλέξουν το σωστό υλικό ανάλογα με τις συγκεκριμένες ανάγκες τους για να εξασφαλίσουν ότι ο εξοπλισμός βαλβίδων μπορεί να εκτελέσει στον κινητήρα. Με την ανάπτυξη της επιστήμης των υλικών, μπορεί να υπάρχει πιο υψηλή-απόδοση, χαμηλή-Τα υλικά της βαλβίδας κόστους στο μέλλον, προωθώντας περαιτέρω την πρόοδο της τεχνολογίας του κινητήρα.