Cum afectează materialul echipamentului de supapă performanța produsului?

Echipamentele de supapă joacă un rol crucial în motor, responsabil pentru controlul aportului și comutarii de evacuare, afectând direct performanța, eficiența și durata de viață a motorului. Selecția materială a echipamentelor de supapă are un impact profund asupra performanței sale, reflectată în principal în următoarele aspecte: rezistența la căldură, rezistența la uzură, rezistența la coroziune, rezistența mecanică, greutatea și costurile de fabricație. Următoarele vor discuta în detaliu efectul materialului asupra performanței echipamentelor de supapă.

1. Rezistența la căldură

Valvele sunt expuse la temperaturi ridicate în timpul funcționării motorului, în special a supapelor de evacuare, care pot funcționa la temperaturi cuprinse între 700°C la 900°C. Prin urmare, materialul supapei trebuie să aibă o rezistență la căldură bună pentru a se asigura că poate menține proprietăți mecanice stabile și o precizie dimensională la temperaturi ridicate. Dacă rezistența la căldură a materialului este insuficientă, supapa poate fi deformată, înmuiată sau chiar topită la temperaturi ridicate, ceea ce duce la eșecul sigiliului supapei, ceea ce afectează raportul de compresie și eficiența de ardere a motorului.

Căldură frecvent utilizată-Materialele rezistente includ căldură-Oțel din aliaj rezistent, oțel inoxidabil șinichel-aliaje bazate. De exemplu, 21-4n (21% crom, 4%nichel) este un material de supapă de evacuare utilizat frecvent, cu o rezistență excelentă la temperatură ridicată. În plus, aliajele de titan sunt utilizate treptat la fabricarea valvei de mare-Motoarele de performanță din cauza greutății ușoare și a rezistenței la căldură ridicată.

2. Rezistența la uzură

Supapa va contacta frecvent scaunul supapei în timpul procesului de lucru, în special lanivel înalt-motorul de viteză, frecarea dintre supapă și scaun va duce la uzură. Dacă rezistența la uzură a materialului supapei este insuficientă, suprafața de contact dintre supapă și inelul de siguranță a supapei se va uza treptat, rezultând o etanșare a supapei libere, ceea ce va afecta raportul de compresie și eficiența de ardere a motorului.

Pentru a îmbunătăți rezistența la uzură, materialele de supapănecesită, de obicei, tratarea suprafeței, cum ar finitrarea, carburizarea sau acoperirea. De exemplu, unele supape sunt acoperite cu un aliaj dur, cum ar fi carbura de tungsten saunitrura de titan, pentru a -și îmbunătăți rezistența la uzură. În plus, duritatea materialului supapei este, de asemenea, un indicator important, iar materialele cu o duritate mai mare au de obicei o rezistență mai bună la uzură.

3. Rezistența la coroziune

În timpul funcționării motorului, se vor produce unnumăr mare de produse cu combustie, cum ar fi sulfura, oxizii de azot etc., care vor coroda suprafața valvei. Ventilele de evacuare, în special, sunt mai sensibile la coroziune din cauza lunii lungi-Expunerea termenului la temperaturi ridicate și gaze corozive. Dacă rezistența la coroziune a materialului supapei este insuficientă, suprafața valvei va fi corodată treptat, rezultând o defecțiune a sigiliului valvei, ceea ce va afecta performanța și durata de viață a motorului.

Pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune, materialele de supapă trebuie, de obicei, să adauge unele elemente rezistente la coroziune, cum ar fi cromul,nichelul și așa mai departe. De exemplu, oțelul inoxidabil (cum ar fi oțelul inoxidabil martensitic și oțelul inoxidabil austenitic) este adesea utilizat la fabricarea valvelor din cauza rezistenței sale bune de coroziune. În plus, unele materiale de supapă sunt, de asemenea, tratate la suprafață, cum ar fi placarea cromată sau acoperirea rezistentă la coroziune, pentru a îmbunătăți în continuare rezistența lor la coroziune.

4. rezistență mecanică

Supapa trebuie să reziste la impactul repetat din arcul supapei și cel mare-Acțiunea gazului sub presiune din camera de ardere în timpul procesului de lucru, astfel încât materialul supapei trebuie să aibă o rezistență mecanică suficientă pentru a rezista acestor forțe externe. Dacă rezistența mecanică a materialului supapei este insuficientă, supapa se poate rupe sau se va deforma pe termen lung-Funcționare la termen, rezultând o defecțiune a motorului.

Pentru a îmbunătăți rezistența mecanică, materialele de supapă trebuie, de obicei, să fie tratate termic, cum ar fi stingerea și temperarea, pentru a -și îmbunătăți duritatea și duritatea. În plus, proiectarea compoziției materialului supapei este, de asemenea, foarte importantă, cum ar fi adăugarea unei cantități adecvate de carbon, mangan, siliciu și alte elemente, ceea ce poate îmbunătăți rezistența și duritatea materialului.

Pasul 5: Greutate

Greutatea supapei are, de asemenea, un efect important asupra performanței motorului. Valva mai ușoară poate reduce forța de inerție a motorului și poate îmbunătăți răspunsul la viteză și economia de combustibil a motorului. În plus, valva mai ușoară poate reduce, de asemenea, încărcarea arcului de supapă și poate prelungi durata de viață a arcului supapei.

Pentru a reduce greutatea supapei, se folosesc adesea materiale ușoare, cum ar fi aliaj de titan. Aliajele de titannunumai că au o rezistență ridicată, dar și o densitate mică, este materialul ideal pentru fabricarea de supape ușoare. Cu toate acestea, aliajele de titan au un cost mai mare și sunt de obicei utilizate doar în mare-Motoare de performanță sau motoare de curse.

6. Cost de fabricație

Costul materialului de supapă este, de asemenea, un factor important care afectează selecția acestuia. Ridicat-Materiale de performanță, cum ar fi aliaje de titan șinichel-aliaje bazate, deși au performanțe excelente, costul lor este mai mare și de obicei sunt utilizate doar în mare-sfârșit sau special-motoare cu scop. În schimb, oțelul din aliaj obișnuit și oțelul inoxidabil au un cost mai mic și sunt utilizate pe scară largă în motoarele auto obișnuite.

Pentru a obține un echilibru între performanță și cost, producătorii de valve aleg de obicei materialul potrivit pentru cerințele specifice ale motorului. De exemplu, pentru mașinile obișnuite de familie, este obișnuit să alegeți un material cu costuri de performanță suficiente, în timp ce pentru mare-Motoarele de performanță sau motoarele de curse, un cost mai mare, dar va fi selectat un material de performanță mai bun.

7. Conductivitate termică

Supapa trebuie să conducă căldură rapidă pe scaunul supapei și capul cilindrului în timpul funcționării pentru a împiedica supraîncălzirea supapei. Dacă conductivitatea termică a materialului supapei este slabă, supapa poate fi deformată sau deteriorată din cauza supraîncălzirii, afectând performanța și durata de viață a motorului.

Pentru a îmbunătăți conductivitatea termică, materialul supapei trebuie să aibă de obicei o conductivitate termică bună. De exemplu, aliajul de aluminiu este adesea folosit pentru a face inele de scaun al supapei din cauza unei conductibilitate termică bună, iar materialul supapei este de obicei selectat ca oțel din aliaj sau oțel inoxidabil cu o conductivitate termică bună.

8. Coeficientul de expansiune termică

Supapa va experimenta modificări drastice ale temperaturii în timpul funcționării, astfel încât coeficientul de expansiune termică a materialului valvei trebuie să se potrivească cu materialul inelului scaunului supapei și al capului de cilindru. Dacă coeficientul de expansiune termicănu se potrivește, supapa poate fi blocată sau sigilată vag la temperaturi ridicate, afectând performanța motorului.

Pentru a se asigura că supapa se potrivește cu coeficientul de expansiune termică a scaunului supapei și a capului cilindrului, selecția materialului supapei trebuie să ia în considerare de obicei proiectarea generală a motorului. De exemplu, unele motoare folosesc materiale cu un coeficient similar de expansiune termică pentru a face supape și scaune de supapă pentru a se asigura că mențin performanțe bune de etanșare la temperaturi ridicate.

concluzie

Materialul echipamentului de supapă are un impact important asupra performanței, rezistenței la căldură, rezistenței la uzură, rezistenței la coroziune, rezistenței mecanice, greutății, costurilor de fabricație, conductivității termice și coeficientului de expansiune termică și trebuie să fie luați în considerare alți factori în selecția materialului. Diferite scenarii de aplicare a motorului au cerințe diferite pentru materialele de supapă, astfel încât producătorii de valve trebuie să aleagă materialul potrivit în funcție denevoile lor specifice pentru a se asigura că echipamentul de supapă pot efectua în motor. Odată cu dezvoltarea științei materialelor, poate fi mai mare-performanță, scăzută-În viitor, materialele cu supape de costuri, promovând progresul tehnologiei motorului.