Kuinka venttiililaitteiden materiaali vaikuttaa tuotteen suorituskykyyn?

Venttiililaitteilla on ratkaiseva rooli moottorissa, joka vastaa saannin ja pakokaasun kytkemisestä, mikä vaikuttaa suoraan moottorin suorituskykyyn, tehokkuuteen ja käyttöikään. Venttiililaitteiden materiaalilla on syvällinen vaikutus sen suorituskykyyn, mikä heijastuu pääasiassa seuraavissanäkökohdissa: lämmönkestävyys, kulutuskestävyys, korroosionkestävyys, mekaaninen lujuus, paino- ja valmistuskustannukset. Seuraava käsittelee yksityiskohtaisesti materiaalin vaikutusta venttiililaitteiden suorituskykyyn.

1. Lämmönkestävyys

Venttiilit altistuvat korkeille lämpötiloille moottorin käytön aikana, etenkin pakoventtiilit, jotka voivat toimia lämpötiloissa, jotka vaihtelevat välillä 700°C - 900°C. Siksi venttiilimateriaalilla on oltava hyvä lämmönkestävyys varmistaakseen, että se pystyy ylläpitämään stabiileja mekaanisia ominaisuuksia ja mittatarkkuutta korkeissa lämpötiloissa. Jos materiaalin lämmönkestävyys ei ole riittävä, venttiili voidaan muodonmuutos, pehmentää tai jopa sulattaa korkeissa lämpötiloissa, mikä johtaa venttiilin tiivisteen vikaantumiseen, mikä vaikuttaa moottorin puristussuhteeseen ja palamistehokkuuteen.

Yleisesti käytetty lämpö-Kestäviin materiaaleihin sisältyy lämpöä-kestävä seosteräs, ruostumaton teräs janikkeli-Perustetut seokset. Esimerkiksi 21-4N (21% Kromi, 4%nikkeli) on yleisesti käytetty pakoventtiilimateriaali, jolla on erinomainen korkea lämpötilankestävyys. Lisäksi titaaniseoksia käytetään vähitellen korkean venttiilin valmistuksessa-Suorituskykymoottoritniiden kevyen ja korkean lämmönkestävyyden vuoksi.

2. Käyttökestävyys

Venttiili koskettaa usein venttiilin istuinta työprosessin aikana, etenkin korkealla-Nopeusmoottori, venttiilin ja istuimen välinen kitka johtaa kulumiseen. Jos venttiilimateriaalin kulutuskestävyys ei ole riittävä, venttiilin ja venttiilin istuintarenkaan välinen kosketuspinta kuluu vähitellen, mikä johtaa löysään venttiilin tiivisteeseen, joka vaikuttaa moottorin puristussuhteeseen ja palamistehokkuuteen.

Kulutuskestävyyden parantamiseksi venttiilimateriaalit vaativat yleensä pintakäsittelyä, kutennitraation, hiilihappaa tai pinnoitetta. Esimerkiksi jotkut venttiilit on päällystetty kovalla seoksella, kuten volframikarbidi tai titaanitridi,niiden kulumiskestävyyden parantamiseksi. Lisäksi venttiilimateriaalin kovuus on myös tärkeä indikaattori, ja materiaaleilla, joilla on korkeampi kovuus, on yleensä parempi kulutuskestävyys.

3. Korroosionkestävyys

Moottorin toiminnan aikana tuotetaan suuri määrä palamistuotteita, kuten sulfidia, typpioksideja jne., Jotka syövyttävät venttiilin pinnan. Erityisesti pakoventtiilit ovat alttiimpia korroosiolle pitkästä johtuen-Termi altistuminen korkeille lämpötiloille ja syövyttäville kaasuille. Jos venttiilimateriaalin korroosionkestävyys on riittämätön, venttiilin pinta syöpistyy vähitellen, mikä johtaa venttiilin tiivistykseen, mikä vaikuttaa moottorin suorituskykyyn ja elämään.

Korroosionkestävyyden parantamiseksi venttiilimateriaalien on yleensä lisättävä joitain korroosionkestäviä elementtejä, kuten kromia,nikkeliä janiin edelleen. Esimerkiksi ruostumattomasta teräksestä (kuten martensiittinen ruostumattomasta teräksestä ja austenitic ruostumattomasta teräksestä) käytetään usein venttiilien valmistuksessa sen hyvän korroosionkestävyyden vuoksi. Lisäksi jotkut venttiilimateriaalit ovat myös pintakäsitettyjä, kuten kromipinnoitus- tai korroosiokestävän päällysteen,niiden korroosionkestävyyden parantamiseksi edelleen.

4. mekaaninen lujuus

Venttiilin on kestettävä venttiilin jousen ja korkean toistuvat vaikutukset-Painekaasun vaikutus palamiskammiosta työprosessin aikana, joten venttiilimateriaalilla on oltava riittävä mekaaninen lujuusnäiden ulkoisten voimien kestämiseksi. Jos venttiilimateriaalin mekaaninen lujuus ei ole riittävä, venttiili voi rikkoa tai muodonmuutoksen pitkän aikana-Termitoiminta, joka johtaa moottorin vikaan.

Mekaanisen lujuuden parantamiseksi venttiilimateriaalit on yleensä käsiteltävä, kuten sammutus ja karkaisu,niiden kovuuden ja kovuuden parantamiseksi. Lisäksi venttiilimateriaalin koostumuksen suunnittelu on myös erittäin tärkeä, kuten lisäämällä sopiva määrä hiiltä, ​​mangaania, piitä ja muita elementtejä, jotka voivat parantaa materiaalin voimakkuutta ja kovuutta.

Vaihe 5: Paino

Venttiilin painolla on myös tärkeä vaikutus moottorin suorituskykyyn. Kevyempi venttiili voi vähentää moottorin hitausvoimaa ja parantaa moottorinnopeusvastetta ja polttoainetaloutta. Lisäksi kevyempi venttiili voi myös vähentää venttiilin jousen kuormaa ja pidentää venttiilin jousen käyttöikää.

Venttiilin painon vähentämiseksi käytetään usein kevyitä materiaaleja, kuten titaaniseosta. Titaaniseoksilla ei ole vain suurta lujuutta, mutta myös alhaisen tiheyden, on ihanteellinen materiaali kevyiden venttiilien valmistukseen. Titaaniseoksilla on kuitenkin korkeammat kustannukset, janiitä käytetään yleensä vain korkealla-Suorituskykymoottorit tai kilpa -moottorit.

6. Valmistuskustannukset

Venttiilimateriaalin kustannukset ovat myös tärkeä tekijä, joka vaikuttaa sen valintaan. Korkea-Suorituskykymateriaalit, kuten titaaniseokset janikkeli-Perustuneet seokset, vaikkaniillä on erinomainen suorituskyky,niiden kustannukset ovat korkeammat janiitä käytetään yleensä vain korkealla-loppu tai erityinen-Tarkoitusmoottorit. Sitä vastoin tavallisella seosteräksellä ja ruostumattomalla teräksellä on alhaisemmat kustannukset janiitä käytetään laajasti tavallisissa automoottoreissa.

Suorituskyvyn ja kustannusten välisen tasapainon saavuttamiseksi venttiilien valmistajat valitsevat yleensä oikean materiaalin moottorin erityisvaatimuksiin. Esimerkiksi tavallisille perheautoille on yleistä valita alhaisemmat kustannukset, mutta riittävä suorituskykyventtiilimateriaali, kun taas korkealle-Suorituskykymoottorit tai kilpa -moottorit, korkeammat kustannukset, mutta parempi suorituskykymateriaali valitaan.

7. Lämpöjohtavuus

Venttiilin on suoritettava lämpönopeasti venttiilin istuimeen ja sylinterin pään toiminnan aikana, jotta venttiili ylikuumenemisen estämiseksi. Jos venttiilimateriaalin lämmönjohtavuus on heikko, venttiili voidaan muodonmuutos tai vaurioitunut ylikuumenemisen vuoksi, mikä vaikuttaa moottorin suorituskykyyn ja elämään.

Lämpöjohtavuuden parantamiseksi venttiilimateriaalilla on yleensä oltava hyvä lämmönjohtavuus. Esimerkiksi alumiiniseosta käytetään usein venttiilin istuinrenkaiden valmistukseen sen hyvän lämmönjohtavuuden vuoksi, ja venttiilimateriaali valitaan yleensä kevytteräksi tai ruostumattomasta teräksestä, jolla on hyvä lämmönjohtavuus.

8. Lämpölaajennuskerroin

Venttiilillä on voimakkaita lämpötilan muutoksia käytön aikana, joten venttiilimateriaalin lämpölaajennuksen kerroimen on vastattava venttiilin istuintarenkaan ja sylinterin pään materiaaliin. Jos lämpölaajennuksen kerroin ei vastaa, venttiili voi olla jumissa tai suljettu löysästi korkeissa lämpötiloissa, mikä vaikuttaa moottorin suorituskykyyn.

Venttiilin materiaalin valinnan varmistamiseksi, että venttiili vastaa venttiilin istuimen ja sylinterin pään lämpölaajennuskerrointa, venttiilimateriaalin valinnan on yleensä otettava huomioon moottorin kokonaissuunnittelu. Esimerkiksi jotkut moottorit käyttävät materiaaleja, joilla on samanlainen lämpölaajennuskerroin venttiilien ja venttiilien istuimien valmistamiseksi varmistaakseen, ettäne ylläpitävät hyvää tiivistymistehoa korkeissa lämpötiloissa.

johtopäätös

Venttiililaitteiden materiaalilla on tärkeä vaikutus sen suorituskykyyn, lämmönkestävyyteen, kulutuskestävyyteen, korroosionkestävyyteen, mekaaniseen lujuuteen, painoon, valmistuskustannuksiin, lämmönjohtavuuteen ja lämmön laajennuskertoimeen ja muut tekijät on otettava huomioon materiaalin valinnassa. Eri moottorisovellusskenaarioilla on erilaiset vaatimukset venttiilimateriaaleille, joten venttiilien valmistajien on valittava oikea materiaaliniiden erityistarpeiden mukaan varmistaakseen, että venttiililaitteet voivat toimia moottorissa. Materiaalitieteen kehityksen myötä korkeampaa voi olla enemmän-Suorituskyky, matala-Kustannusventtiilimateriaalit tulevaisuudessa edistäen edelleen moottoritekniikan etenemistä.