Comment le matériau de l'équipement de soupape affecte-t-il les performances du produit?

L'équipement de valve joue un rôle crucial dans le moteur, responsable du contrôle de la commutation de l'apport et de l'échappement, affectant directement les performances, l'efficacité et la durée de vie du moteur. La sélection des matériaux de l'équipement de valve a un impact profond sur ses performances, principalement reflétée dans les aspects suivants: résistance à la chaleur, résistance à l'usure, résistance à la corrosion, résistance mécanique, poids et coûts de fabrication. Les éléments suivants discuteront en détail de l'effet du matériel sur les performances de l'équipement de valve.

1. Résistance à la chaleur

Les vannes sont exposées à des températures élevées pendant le fonctionnement du moteur, en particulier les vannes d'échappement, qui peuvent fonctionner à des températures allant de 700°C à 900°C. Par conséquent, le matériau de la soupape doit avoir une bonne résistance à la chaleur pour garantir qu'il peut maintenir des propriétés mécaniques stables et une précision dimensionnelle à des températures élevées. Si la résistance à la chaleur du matériau est insuffisante, la valve peut être déformée, ramollie ou même fondu à des températures élevées, entraînant la défaillance du joint de soupape, ce qui affecte le rapport de compression et l'efficacité de combustion du moteur.

Chaleur couramment utilisée-Les matériaux résistants comprennent la chaleur-Acier en alliage résistant, acier inoxydable etnickel-alliages basés. Par exemple, 21-4n (21% chrome, 4%nickel) est un matériau de soupape d'échappement couramment utilisé avec une excellente résistance à haute température. De plus, les alliages de titane sont progressivement utilisés dans la fabrication de soupape-Moteurs de performance en raison de leur poids léger et de leur résistance à la chaleur élevée.

2. Résistance à l'usure

La valve contactera fréquemment le siège de soupape pendant le processus de travail, en particulier dans le haut-Speed ​​Engine, la friction entre la vanne et le siège entraînera une usure. Si la résistance à l'usure du matériau de la soupape est insuffisante, la surface de contact entre la soupape et l'anneau de siège de soupape s'use progressivement, entraînant un joint de soupape en vrac, ce qui affectera le rapport de compression et l'efficacité de combustion du moteur.

Pour améliorer la résistance à l'usure, les matériaux de la valvenécessitent généralement un traitement de surface, comme lanitrade, le carburateur ou le revêtement. Par exemple, certaines vannes sont recouvertes d'un alliage dur, comme le carbure de tungstène ou lenitrure de titane, pour améliorer leur résistance à l'usure. De plus, la dureté du matériau de la valve est également un indicateur important et les matériaux avec une dureté plus élevée ont généralement une meilleure résistance à l'usure.

3. Résistance à la corrosion

Pendant le fonctionnement du moteur, un grandnombre de produits de combustion seront produits, tels que le sulfure, les oxydes d'azote, etc., qui corrodera la surface de la valve. Les vannes d'échappement, en particulier, sont plus sensibles à la corrosion en raison de longs-Exposition à terme à des températures élevées et à des gaz corrosifs. Si la résistance à la corrosion du matériau de la valve est insuffisante, la surface de la soupape sera progressivement corrodée, entraînant une panne de joint de soupape, ce qui affectera les performances et la durée de vie du moteur.

Afin d'améliorer la résistance à la corrosion, les matériaux de valve doivent généralement ajouter des éléments résistants à la corrosion, tels que le chrome, lenickel, etc. Par exemple, en acier inoxydable (comme l'acier inoxydable martensitique et l'acier inoxydable austénitique) est souvent utilisé dans la fabrication de vannes en raison de sa bonne résistance à la corrosion. De plus, certains matériaux de valve sont également traités en surface, tels que le placage chromé ou le revêtement résistant à la corrosion, pour améliorer encore leur résistance à la corrosion.

4. Résistance mécanique

La valve doit résister à l'impact répété du ressort de la valve et du haut-Action de gaz de pression de la chambre de combustion pendant le processus de travail, de sorte que le matériau de la valve doit avoir une résistance mécanique suffisante pour résister à ces forces externes. Si la résistance mécanique du matériau de soupape est insuffisante, la valve peut se casser ou se déformer pendant longtemps-Fonctionnement du terme, entraînant une défaillance du moteur.

Afin d'améliorer la résistance mécanique, les matériaux de valve doivent généralement être traités thermiquement, comme la trempe et la trempe, pour améliorer leur dureté et leur ténacité. De plus, la conception de la composition du matériau de la valve est également très importante, comme l'ajout d'une quantité appropriée de carbone, de manganèse, de silicium et d'autres éléments, ce qui peut améliorer la résistance et la dureté du matériau.

Étape 5: Poids

Le poids de la valve a également un effet important sur les performances du moteur. La valve plus légère peut réduire la force d'inertie du moteur et améliorer la réponse à la vitesse et l'économie de carburant du moteur. De plus, la soupape plus légère peut également réduire la charge du ressort de soupape et prolonger la durée de vie du ressort de la soupape.

Afin de réduire le poids de la valve, des matériaux légers tels que l'alliage de titane sont souvent utilisés. Les alliages de titane ontnon seulement une résistance élevée, mais aussi une faible densité, est le matériau idéal pour la fabrication de vannes légères. Cependant, les alliages de titane ont un coût plus élevé et sont généralement utilisés uniquement en haut-moteurs de performance ou moteurs de course.

6. Coût de fabrication

Le coût du matériau de la valve est également un facteur important affectant sa sélection. Haut-Matériaux de performance, tels que les alliages de titane et lenickel-alliages basés, bien qu'ils aient d'excellentes performances, leur coût est plus élevé et ilsne sont généralement utilisés qu'en élevé-fin ou spécial-moteurs à but. En revanche, l'acier en alliage ordinaire et l'acier inoxydable ont un coût inférieur et sont largement utilisés dans les moteurs automobiles ordinaires.

Afin de trouver un équilibre entre les performances et les coûts, les fabricants de vannes choisissent généralement le bon matériau pour les exigences spécifiques du moteur. Par exemple, pour les voitures familiales ordinaires, il est courant de choisir un coût inférieur mais un matériau de vanne de performance suffisant, tandis que pour-Les moteurs de performance ou les moteurs de course, un coût plus élevé mais un meilleur matériel de performance seront sélectionnés.

7. Conductivité thermique

La soupape doit effectuer une chaleur rapidement sur le siège de la valve et la culasse pendant le fonctionnement pour empêcher la valve de surchauffer. Si la conductivité thermique du matériau de la valve est mauvaise, la valve peut être déformée ou endommagée en raison de la surchauffe, affectant les performances et la durée de vie du moteur.

Afin d'améliorer la conductivité thermique, le matériau de la valve doit généralement avoir une bonne conductivité thermique. Par exemple, l'alliage d'aluminium est souvent utilisé pour fabriquer des anneaux de siège de soupape en raison de sa bonne conductivité thermique, et le matériau de soupape est généralement sélectionné comme acier en alliage ou acier inoxydable avec une bonne conductivité thermique.

8. Coefficient d'expansion thermique

La soupape connaîtra des changements drastiques de température pendant le fonctionnement, de sorte que le coefficient d'expansion thermique du matériau de la vanne doit correspondre au matériau de l'anneau de siège de soupape et de la culasse. Si le coefficient d'expansion thermiquene correspond pas, la valve peut être collée ou scellée de manière lâche à des températures élevées, affectant les performances du moteur.

Afin de s'assurer que la vanne correspond au coefficient d'expansion thermique du siège de soupape et de la culasse, la sélection du matériau de soupape doit généralement considérer la conception globale du moteur. Par exemple, certains moteurs utilisent des matériaux avec un coefficient d'expansion thermique similaire pour fabriquer des vannes et des sièges de soupape pour s'assurer qu'ils maintiennent de bonnes performances d'étanchéité à des températures élevées.

conclusion

Le matériau de l'équipement de soupape a un impact important sur ses performances, sa résistance à la chaleur, sa résistance à l'usure, sa résistance à la corrosion, sa résistance mécanique, son poids, son coût de fabrication, sa conductivité thermique et le coefficient de dilatation thermique et d'autres facteurs doivent être pris en compte dans la sélection des matériaux. Différents scénarios d'application du moteur ont des exigences différentes pour les matériaux de soupape, de sorte que les fabricants de vannes doivent choisir le bon matériau en fonction de leurs besoins spécifiques pour s'assurer que l'équipement de vanne peut fonctionner dans le moteur. Avec le développement de la science des matériaux, il peut y avoir plus élevé-performance, bas-Les matériaux de vanne à coût à l'avenir, favorisant davantage les progrès de la technologie du moteur.