Hoe beïnvloedt het materiaal van de klepapparatuur de prestaties van het product?

Klepapparatuur speelt een cruciale rol in de motor, verantwoordelijk voor het regelen van de inname en het schakelen van uitlaatgassen, waardoor de prestaties, de efficiëntie en de levensduur van de motor direct worden beïnvloed. De materiaalselectie van klepapparatuur heeft een diepgaande invloed op de prestaties ervan, voornamelijk weerspiegeld in de volgende aspecten: hittebestendigheid, slijtvastheid, corrosieweerstand, mechanische sterkte, gewicht en productiekosten. Het volgende zal het effect van materiaal op de prestaties van klepapparatuur in detail bespreken.

1. Warmteweerstand

De kleppen worden blootgesteld aan hoge temperaturen tijdens de werking van de motor, metname de uitlaatkleppen, die kunnen werken bij temperaturen variërend van 700°C tot 900°C. Daarom moet het klepmateriaal een goede warmtebestendigheid hebben om ervoor te zorgen dat het stabiele mechanische eigenschappen en dimensionalenauwkeurigheid bij hoge temperaturen kan handhaven. Als de warmtebestendigheid van het materiaal onvoldoende is, kan de klep worden vervormd, verzacht of zelfs gesmolten bij hoge temperaturen, wat resulteert in het falen van de klepafdichting, die de compressieverhouding en verbrandingsefficiëntie van de motor beïnvloedt.

Veelgebruikte warmte-Resistente materialen omvatten warmte-Resistent legeringsstaal, roestvrij staal ennikkel-gebaseerde legeringen. Bijvoorbeeld 21-4n (21% Chromium, 4%nikkel) is een veelgebruikt uitlaatklepmateriaal met uitstekende weerstand op hoge temperatuur. Bovendien worden titaniumlegeringen geleidelijk gebruikt bij de klepproductie van high-Prestatiemotoren vanwege hun lichtgewicht en hoge hittebestendigheid.

2. Draagweerstand

De klep zal tijdens het werkproces vaak contact opnemen met de klepstoel, vooral in de high-Speed ​​-motor, de wrijving tussen de klep en de stoel zal leiden tot slijtage. Als de slijtvastheid van het klepmateriaal onvoldoende is, zal het contactoppervlak tussen de klep en de klepstoelring geleidelijk verslijten, wat resulteert in een losse klepafdichting, die de compressieverhouding en verbrandingsefficiëntie van de motor beïnvloedt.

Om de slijtvastheid te verbeteren, vereisen klepmaterialen meestal een oppervlaktebehandeling, zoalsnitriden, carburiseren of coating. Sommige kleppen zijn bijvoorbeeld bedekt met een harde legering, zoals wolfraamcarbide of titaniumnitride, om hun slijtvastheid te verbeteren. Bovendien is de hardheid van het klepmateriaal ook een belangrijke indicator en hebben materialen met een hogere hardheid meestal een betere slijtvastheid.

3. Corrosieweerstand

Tijdens de werking van de motor zal een groot aantal verbrandingsproducten worden geproduceerd, zoals sulfide, stikstofoxiden, enz., Die het klepoppervlak zullen corroderen. Vooral uitlaatkleppen zijn vatbaarder voor corrosie vanwege lang-Termijnblootstelling aan hoge temperaturen en corrosieve gassen. Als het klepmateriaalcorrosieweerstand onvoldoende is, zal het klepoppervlak geleidelijk worden gecorrodeerd, wat resulteert in klepafdichtingsfalen, die de prestaties en de levensduur van de motor beïnvloeden.

Om de corrosieweerstand te verbeteren, moeten klepmaterialen meestal enkele corrosiebestendige elementen toevoegen, zoals chroom,nikkel enzovoort. Bijvoorbeeld roestvrij staal (zoals martensitisch roestvrij staal en austenitisch roestvrij staal) wordt vaak gebruikt bij de vervaardiging van kleppen vanwege de goede corrosieweerstand. Bovendien worden sommige klepmaterialen ook op het oppervlak behandeld, zoals chroomplaten of corrosiebestendige coating, om hun corrosieweerstand verder te verbeteren.

4. Mechanische sterkte

De klep moet de herhaalde impact van de klepveer en de high weerstaan-Drukgaswerking van de verbrandingskamer tijdens het werkproces, dus het klepmateriaal moet voldoende mechanische sterkte hebben om deze externe krachten te weerstaan. Als de mechanische sterkte van het klepmateriaal onvoldoende is, kan de klep breken of vervormen tijdens lang-Termijnbewerking, wat resulteert in motorfout.

Om de mechanische sterkte te verbeteren, moeten klepmaterialen meestal worden behandeld, zoals blussen en temperen, om hun hardheid en taaiheid te verbeteren. Bovendien is het samenstellingsontwerp van het klepmateriaal ook erg belangrijk, zoals het toevoegen van een geschikte hoeveelheid koolstof, mangaan, silicium en andere elementen, die de sterkte en hardheid van het materiaal kunnen verbeteren.

Stap 5: Gewicht

Het gewicht van de klep heeft ook een belangrijk effect op de prestaties van de motor. De lichtere klep kan de traagheidskracht van de motor verminderen en de snelheidsrespons en brandstofverbruik van de motor verbeteren. Bovendien kan de lichtere klep ook de belasting van de klepveer verminderen en de levensduur van de klepveer verlengen.

Om het gewicht van de klep te verminderen, worden lichtgewicht materialen zoals titaniumlegering vaak gebruikt. Titaniumlegeringen hebbenniet alleen een hoge sterkte, maar ook een lage dichtheid, is het ideale materiaal voor de vervaardiging van lichtgewicht kleppen. Titaniumlegeringen hebben echter hogere kosten en worden meestal alleen in high gebruikt-Prestatiemotoren of racemotoren.

6. Productiekosten

De kosten van het klepmateriaal zijn ook een belangrijke factor die de selectie ervan beïnvloedt. Hoog-Prestatiematerialen, zoals titaniumlegeringen ennikkel-gebaseerde legeringen, hoewel ze uitstekende prestaties hebben, zijn hun kosten hoger en worden ze meestal alleen in high gebruikt-eindigen of speciaal-doelmotoren. Gewone legeringsstaal en roestvrij staal hebben daarentegen lagere kosten en worden veel gebruikt in gewone automotoren.

Om een ​​evenwicht te vinden tussen prestaties en kosten, kiezen klepfabrikanten meestal het juiste materiaal voor de specifieke vereisten van de motor. Voor gewone gezinsauto's is het bijvoorbeeld gebruikelijk om een ​​lagere kosten te kiezen, maar voldoende prestatieklepmateriaal, terwijl voor high-Prestatiemotoren of racemotoren, hogere kosten, maar beter prestatiemateriaal zal worden geselecteerd.

7. Thermische geleidbaarheid

De klep moet tijdens het bedrijf snel warmtenaar de klepstoel en de cilinderkop leiden om te voorkomen dat de klep oververhit raakt. Als de thermische geleidbaarheid van het klepmateriaal slecht is, kan de klep worden vervormd of beschadigd door oververhitting, wat de prestaties en de levensduur van de motor beïnvloedt.

Om de thermische geleidbaarheid te verbeteren, moet het klepmateriaal meestal een goede thermische geleidbaarheid hebben. Aluminiumlegering wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt om klepstoelringen te maken vanwege de goede thermische geleidbaarheid, en het klepmateriaal wordt meestal geselecteerd als legeringsstaal of roestvrij staal met een goede thermische geleidbaarheid.

8. Coëfficiënt van thermische expansie

De klep zal tijdens de werking drastische temperatuurveranderingen ervaren, dus de thermische expansiecoëfficiënt van het klepmateriaal moet overeenkomen met het materiaal van de klepstoelring en de cilinderkop. Als de thermische expansiecoëfficiëntniet overeenkomt, kan de klep vastzitten of losjes worden afgesloten bij hoge temperaturen, wat de prestaties van de motor beïnvloedt.

Om ervoor te zorgen dat de klep overeenkomt met de thermische expansiecoëfficiënt van de klepstoel en de cilinderkop, moet de selectie van het klepmateriaal meestal rekening houden met het algehele ontwerp van de motor. Sommige motoren gebruiken bijvoorbeeld materialen met een vergelijkbare coëfficiënt van thermische expansie om kleppen en klepstoelen te maken om ervoor te zorgen dat ze goede afdichtingsprestaties bijhouden bij hoge temperaturen.

conclusie

Het materiaal van de klepapparatuur heeft een belangrijke invloed op de prestaties, hittebestendigheid, slijtvastheid, corrosieweerstand, mechanische sterkte, gewicht, productiekosten, thermische geleidbaarheid en thermische expansiecoëfficiënt en andere factoren moeten worden overwogen in de materiaalselectie. Verschillende scenario's voor motorapplicatie hebben verschillende vereisten voor klepmaterialen, dus klepfabrikanten moeten het juiste materiaal kiezen op basis van hun specifieke behoeften om ervoor te zorgen dat de klepapparatuur in de motor kan presteren. Met de ontwikkeling van de materialenwetenschap kan er meer high zijn-prestaties, laag-Kostenklepmaterialen in de toekomst, wat de voortgang van motormechnologie verder bevordert.