Como o material do equipamento da válvula afeta o desempenho do produto?

O equipamento da válvula desempenha um papel crucialno motor, responsável pelo controle da comutação de ingestão e escape, afetando diretamente o desempenho, a eficiência e a vida útil do motor. A seleção de material do equipamento da válvula tem um impacto profundo em seu desempenho, refletido principalmentenos seguintes aspectos: resistência ao calor, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, força mecânica, peso e custos de fabricação. O seguinte discutirá em detalhes o efeito do materialno desempenho do equipamento de válvula.

1. Resistência ao calor

As válvulas são expostas a altas temperaturas durante a operação do motor, especialmente as válvulas de escape, que podem operar a temperaturas que variam de 700°C a 900°C. Portanto, o material da válvula deve ter uma boa resistência ao calor para garantir que possa manter propriedades mecânicas estáveis ​​e precisão dimensional a altas temperaturas. Se a resistência ao calor do material for insuficiente, a válvula poderá ser deformada, suavizada ou até derretida em altas temperaturas, resultandona falha da vedação da válvula, o que afeta a taxa de compressão e a eficiência da combustão do motor.

Calor comumente usado-Materiais resistentes incluem calor-Aço de liga resistente, aço inoxidável eníquel-ligas baseadas. Por exemplo, 21-4n (21% cromo, 4%níquel) é um material da válvula de escape comumente usado com excelente resistência à alta temperatura. Além disso, as ligas de titânio são gradualmente usadasna fabricação de válvulas de alta-Motores de desempenho devido ao seu peso leve e alta resistência ao calor.

2. Resistência ao desgaste

A válvula freqüentemente entra em contato com o assento da válvula durante o processo de trabalho, especialmenteno alto-Motor de velocidade, o atrito entre a válvula e o assento levará ao desgaste. Se a resistência ao desgaste do material da válvula for insuficiente, a superfície de contato entre a válvula e o anel da sede da válvula se desgastará gradualmente, resultando em uma vedação de válvula solta, o que afetará a taxa de compressão e a eficiência da combustão do motor.

Para melhorar a resistência ao desgaste, os materiais da válvula geralmente requerem tratamento de superfície, comonitragem, carburismo ou revestimento. Por exemplo, algumas válvulas são revestidas com uma liga dura, como carboneto de tungstênio ounitreto de titânio, para melhorar sua resistência ao desgaste. Além disso, a dureza do material da válvula também é um indicador importante, e os materiais com dureza mais alta geralmente têm melhor resistência ao desgaste.

3. Resistência à corrosão

Durante a operação do motor, será produzido um grandenúmero de produtos de combustão, como sulfeto, óxidos denitrogênio etc., que corroerão a superfície da válvula. As válvulas de escape, em particular, são mais suscetíveis à corrosão devido a longa-Exposição a termo a altas temperaturas e gases corrosivos. Se a resistência à corrosão do material da válvula for insuficiente, a superfície da válvula será gradualmente corroída, resultando em falhano selo da válvula, o que afetará o desempenho e a vida útil do motor.

Para melhorar a resistência à corrosão, os materiais da válvula geralmente precisam adicionar alguns elementos resistentes à corrosão, como cromo,níquel e assim por diante. Por exemplo, aço inoxidável (como aço inoxidável martensítico e aço inoxidável austenítico) é frequentemente usadona fabricação de válvulas devido à sua boa resistência à corrosão. Além disso, alguns materiais da válvula também são tratadosna superfície, como revestimento de revestimento de cromo ou revestimento resistente à corrosão, para melhorar ainda mais sua resistência à corrosão.

4. Resistência mecânica

A válvula precisa suportar o impacto repetido da mola da válvula e da alta-Ação do gás de pressão da câmara de combustão durante o processo de trabalho, de modo que o material da válvula deve ter força mecânica suficiente para resistir a essas forças externas. Se a resistência mecânica do material da válvula for insuficiente, a válvula poderá quebrar ou se deformar durante longos-Operação a prazo, resultando em falha do motor.

Para melhorar a resistência mecânica, os materiais da válvula geralmente precisam ser tratados pelo calor, como extinção e temperamento, para melhorar sua dureza e resistência. Além disso, o projeto de composição do material da válvula também é muito importante, como adicionar uma quantidade apropriada de carbono, manganês, silício e outros elementos, o que pode melhorar a força e a dureza do material.

Etapa 5: Peso

O peso da válvula também tem um efeito importanteno desempenho do motor. A válvula mais leve pode reduzir a força de inércia do motor e melhorar a resposta de velocidade e a economia de combustível do motor. Além disso, a válvula mais clara também pode reduzir a carga da mola da válvula e prolongar a vida útil da mola da válvula.

Para reduzir o peso da válvula, são frequentemente usados ​​materiais leves, como a liga de titânio. As ligas de titânionão apenas têm uma alta resistência, mas também uma baixa densidade, é o material ideal para a fabricação de válvulas leves. No entanto, as ligas de titânio têm um custo mais alto e geralmente são usadas apenas em alta-Motores de desempenho ou motores de corrida.

6. Custo de fabricação

O custo do material da válvula também é um fator importante que afeta sua seleção. Alto-Materiais de desempenho, como ligas de titânio eníquel-ligas baseadas, embora tenham excelente desempenho, seu custo é maior e geralmente são usados ​​apenas em alta-fim ou especial-Motores para propósito. Por outro lado, o aço de liga comum e o aço inoxidável têm um custo menor e são amplamente utilizados em motores automotivos comuns.

Para encontrar um equilíbrio entre desempenho e custo, os fabricantes de válvulas geralmente escolhem o material certo para os requisitos específicos do motor. Por exemplo, para carros familiares comuns, é comum escolher um custo de válvula de desempenho menor, mas suficiente-Motores de desempenho ou motores de corrida, um custo de maior custo, mas melhor desempenho de desempenho, será selecionado.

7. Condutividade térmica

A válvula precisa conduzir o calor rapidamenteno assento da válvula ena cabeça do cilindro durante a operação para impedir que a válvula superaqueça. Se a condutividade térmica do material da válvula for ruim, a válvula poderá ser deformada ou danificada devido ao superaquecimento, afetando o desempenho e a vida útil do motor.

Para melhorar a condutividade térmica, o material da válvula geralmente precisa ter uma boa condutividade térmica. Por exemplo, a liga de alumínio é frequentemente usada para fazer anéis de assento da válvula devido à sua boa condutividade térmica, e o material da válvula é geralmente selecionado como aço de liga ou aço inoxidável com boa condutividade térmica.

8. Coeficiente de expansão térmica

A válvula experimentará mudanças drásticas de temperatura durante a operação; portanto, o coeficiente de expansão térmica do material da válvula deve corresponder ao material do anel da sede da válvula e da cabeça do cilindro. Se o coeficiente de expansão térmicanão corresponder, a válvula poderá ficar presa ou selada vagamente a altas temperaturas, afetando o desempenho do motor.

Para garantir que a válvula corresponda ao coeficiente de expansão térmica do assento da válvula e da cabeça do cilindro, a seleção do material da válvula geralmente precisa considerar o projeto geral do motor. Por exemplo, alguns motores usam materiais com um coeficiente semelhante de expansão térmica para fazer válvulas e assentos de válvulas para garantir que eles mantenham um bom desempenho de vedação em altas temperaturas.

conclusão

O material do equipamento da válvula tem um impacto importante em seu desempenho, resistência ao calor, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, força mecânica, peso, custo de fabricação, condutividade térmica e coeficiente de expansão térmica e outros fatores precisam ser consideradosna seleção de material. Diferentes cenários de aplicação do motor têm requisitos diferentes para materiais de válvula, portanto, os fabricantes de válvulas precisam escolher o material certo de acordo com suasnecessidades específicas para garantir que o equipamento da válvula possa executarno motor. Com o desenvolvimento da ciência dos materiais, pode haver mais alta-desempenho, baixo-Materiais da válvula de custono futuro, promovendo ainda mais o progresso da tecnologia do motor.