Как материал оборудования клапана влияет на производительность продукта?

Оборудование клапана играет решающую роль в двигателе, ответственное за управление переключением потребления и выхлопа, что напрямую влияет на производительность, эффективность и срок службы двигателя. Выбор материала оборудования клапана оказывает глубокое влияние на его производительность, в основном отражается в следующих аспектах: теплостойкость, устойчивость к износу, устойчивость к коррозии, механическая прочность, вес и затраты на производство. В следующем подробно обсуждается влияние материала на производительность оборудования клапана.

1. Теплостойкость

Клапаны подвергаются воздействию высоких температур во время работы двигателя, особенно выпускных клапанов, которые могут работать при температурах в диапазоне от 700°C до 900°C. Поэтому материал клапана должен иметь хорошую теплостойкость, чтобы убедиться, что он может поддерживать стабильные механические свойства и точность размеров при высоких температурах. Если теплостойкость материала недостаточен, клапан может быть деформирован, смягчен или даже расплавлен при высоких температурах, что приводит к разрушению уплотнения клапана, что влияет на коэффициент сжатия и эффективность сгорания двигателя.

Обычно используется тепло-Устойчивые материалы включают тепло-устойчивая сплавная сталь, нержавеющая сталь и никель-Основанные сплавы. Например, 21-4n (21% Хром, 4% никель) это обычно используемый материал выхлопного клапана с превосходной высокотемпературной сопротивлением. Кроме того, титановые сплавы постепенно используются в производстве клапанов высокой-Производительные двигатели из -за их легкого веса и высокой теплостойкости.

2. износить сопротивление

Клапан часто связывается с сиденьем клапана во время рабочего процесса, особенно в высоком уровне-Скорость двигателя, трение между клапаном и сиденьем приведет к износу. Если износостойкость материала клапана недостаточна, контактная поверхность между клапаном и кольцом сиденья клапана будет постепенно изнашиваться, что приведет к ослаблению уплотнения клапана, что повлияет на коэффициент сжатия и эффективность сгорания двигателя.

Чтобы улучшить устойчивость к износу, материалы клапана обычно требуют обработки поверхности, таких как нитрификация, карбинизация или покрытие. Например, некоторые клапаны покрыты твердым сплавом, таким как карбид вольфрама или нитрид титана, для повышения их устойчивости к износу. Кроме того, твердость материала клапана также является важным показателем, а материалы с более высокой твердостью обычно имеют лучшую стойкость к износу.

3. Коррозионная стойкость

Во время работы двигателя будет создано большое количество продуктов сгорания, таких как сульфид, оксиды азота и т. Д., Которые будут коррозировать поверхность клапана. Выхлопные клапаны, в частности, более подвержены коррозии из -за длинной-Срок воздействия высоких температур и коррозийных газов. Если коррозионное сопротивление материала клапана недостаточна, поверхность клапана будет постепенно корродировать, что приведет к сбое уплотнения клапана, что повлияет на производительность и срок службы двигателя.

Чтобы улучшить коррозионную устойчивость, материалы клапана обычно должны добавлять некоторые коррозионные элементы, такие как хром, никель и т. Д. Например, нержавеющая сталь (такие как мартенситная нержавеющая сталь и аустенитная нержавеющая сталь) часто используется при изготовлении клапанов из -за его хорошей коррозионной стойкости. Кроме того, некоторые материалы клапана также обработаны поверхностными, такие как хромирование или коррозионное покрытие, для дальнейшего улучшения их коррозионной стойкости.

4. Механическая прочность

Клапан должен противостоять повторному воздействию от пружины клапана и высокого уровня-Действие газа давления от камеры сгорания во время рабочего процесса, поэтому материал клапана должен иметь достаточную механическую прочность, чтобы противостоять этим внешним силам. Если механическая прочность материала клапана недостаточна, клапан может сломаться или деформироваться в течение длительного времени-Работа срока, что приводит к сбое двигателя.

Чтобы улучшить механическую прочность, материалы клапана обычно должны быть обработаны термообразованием, такие как гашение и отпуск, чтобы улучшить их твердость и прочность. Кроме того, конструкция состава материала клапана также очень важна, например, добавление соответствующего количества углерода, марганца, кремния и других элементов, что может улучшить прочность и твердость материала.

Шаг 5: Вес

Вес клапана также оказывает важное влияние на производительность двигателя. Более легкий клапан может уменьшить силу инерции двигателя и улучшить скорость реакции и экономии топлива двигателя. Кроме того, более легкий клапан может также уменьшить нагрузку пружины клапана и продлить срок службы пружины клапана.

Чтобы уменьшить вес клапана, часто используются легкие материалы, такие как титановый сплав. Титановые сплавы не только имеют высокую прочность, но и низкую плотность, являются идеальным материалом для изготовления легких клапанов. Тем не менее, титановые сплавы имеют более высокую стоимость и обычно используются только в высоком уровне-производительность или гоночные двигатели.

6. Стоимость производства

Стоимость материала клапана также является важным фактором, влияющим на его выбор. Высокий-материалы производительности, такие как титановые сплавы и никель-сплавы на основе, хотя у них отличная производительность, их стоимость выше, и они обычно используются только в высоком уровне-конец или особый-Целевые двигатели. Напротив, обычная сплава и нержавеющая сталь имеют более низкую стоимость и широко используются в обычных автомобильных двигателях.

Чтобы найти баланс между производительностью и стоимостью, производители клапанов обычно выбирают правильный материал для конкретных требований двигателя. Например, для обычных семейных автомобилей обычно выбирать более низкую стоимость, но достаточный материал клапана производительности, в то время как для высокого-Производительные двигатели или гоночные двигатели, будут выбраны более высокая стоимость, но будут выбраны более высокая производительность.

7. Теплопроводность

Клапан должен быстро провести тепло до сиденья клапана и головки цилиндра во время работы, чтобы предотвратить перегрев клапана. Если теплопроводность материала клапана плохая, клапан может быть деформирован или поврежден из -за перегрева, влияя на производительность и срок службы двигателя.

Чтобы улучшить теплопроводность, материал клапана обычно должен иметь хорошую теплопроводность. Например, алюминиевый сплав часто используется для изготовления кольца сиденья клапана из -за его хорошей теплопроводности, а материал клапана обычно выбирается в качестве легированной стали или нержавеющей стали с хорошей теплопроводности.

8. Коэффициент термического расширения

Клапан будет испытывать радикальные изменения температуры во время работы, поэтому коэффициент теплового расширения материала клапана должен соответствовать материалу кольца сиденья клапана и головки цилиндра. Если коэффициент теплового расширения не соответствует, клапан может застрять или запечатать свободно при высоких температурах, влияя на производительность двигателя.

Чтобы гарантировать, что клапан соответствует коэффициенту теплового расширения сиденья клапана и головки цилиндра, выбор материала клапана обычно должен учитывать общую конструкцию двигателя. Например, некоторые двигатели используют материалы с аналогичным коэффициентом теплового расширения для изготовления клапанов и сидений клапанов, чтобы гарантировать, что они поддерживают хорошие характеристики герметизации при высоких температурах.

заключение

Материал оборудования клапана оказывает важное влияние на его производительность, теплостойкость, устойчивость к износу, коррозионную стойкость, механическую прочность, вес, затраты на производство, теплопроводность и коэффициент теплового расширения и другие факторы, которые необходимо учитывать при выборе материала. Различные сценарии применения двигателя имеют разные требования к материалам клапана, поэтому производители клапанов должны выбрать правильный материал в соответствии с их конкретными потребностями, чтобы гарантировать, что оборудование клапана может работать в двигателе. С развитием материаловедения может быть более высокое-производительность, низкая-Затраты клапана в будущем, дополнительно продвигая прогресс технологии двигателя.