¿Cómo afecta el material del equipo de la válvula el rendimiento del producto?

El equipo de la válvula juega un papel crucial en el motor, responsable de controlar la conmutación de admisión y escape, afectando directamente el rendimiento, la eficiencia y la vida del motor. La selección de material de los equipos de válvula tiene un profundo impacto en su rendimiento, reflejada principalmente en los siguientes aspectos: resistencia al calor, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia mecánica, al peso y a los costos de fabricación. Lo siguiente discutirá en detalle el efecto del material sobre el rendimiento del equipo de la válvula.

1. Resistencia al calor

Las válvulas están expuestas a altas temperaturas durante la operación del motor, especialmente las válvulas de escape, que pueden funcionar a temperaturas que van desde 700°C a 900°C. Por lo tanto, el material de la válvula debe tener una buena resistencia al calor para garantizar que pueda mantener propiedades mecánicas estables y precisión dimensional a altas temperaturas. Si la resistencia al calor del material es insuficiente, la válvula puede deformarse, ablandarse o incluso derretirse a altas temperaturas, lo que resulta en la falla del sello de la válvula, lo que afecta la relación de compresión y la eficiencia de combustión del motor.

Calor comúnmente usado-Los materiales resistentes incluyen calor-acero de aleación resistente, acero inoxidable yníquel-aleaciones basadas. Por ejemplo, 21-4n (21% cromo, 4%níquel) es un material de la válvula de escape comúnmente utilizado con excelente resistencia a la temperatura alta. Además, las aleaciones de titanio se usan gradualmente en la fabricación de válvulas de alto-Motores de rendimiento debido a su peso ligero y alta resistencia al calor.

2. Resistencia al desgaste

La válvula frecuentemente se contactará con el asiento de la válvula durante el proceso de trabajo, especialmente en el alto-Motor de velocidad, la fricción entre la válvula y el asiento conducirá al desgaste. Si la resistencia al desgaste del material de la válvula es insuficiente, la superficie de contacto entre la válvula y el anillo del asiento de la válvula se desgastará gradualmente, lo que dará como resultado un sello de la válvula suelta, lo que afectará la relación de compresión y la eficiencia de combustión del motor.

Para mejorar la resistencia al desgaste, los materiales de la válvula generalmente requieren tratamiento superficial, comonitruración, carburación o recubrimiento. Por ejemplo, algunas válvulas están recubiertas con una aleación dura, como el carburo de tungsteno o elnitruro de titanio, para mejorar su resistencia al desgaste. Además, la dureza del material de la válvula también es un indicador importante, y los materiales con mayor dureza generalmente tienen una mejor resistencia al desgaste.

3. Resistencia a la corrosión

Durante la operación del motor, se producirá una gran cantidad de productos de combustión, como sulfuro, óxidos denitrógeno, etc., que corroerán la superficie de la válvula. Las válvulas de escape, en particular, son más susceptibles a la corrosión debido a la larga-Exposición a término a altas temperaturas y gases corrosivos. Si la resistencia a la corrosión del material de la válvula es insuficiente, la superficie de la válvula se corroerá gradualmente, lo que dará como resultado una falla del sello de la válvula, lo que afectará el rendimiento y la vida útil del motor.

Para mejorar la resistencia a la corrosión, los materiales de la válvula generalmentenecesitan agregar algunos elementos resistentes a la corrosión, como el cromo, elníquel, etc. Por ejemplo, acero inoxidable (como acero inoxidable martensítico y acero inoxidable austenítico) se usa a menudo en la fabricación de válvulas debido a su buena resistencia a la corrosión. Además, algunos materiales de la válvula también se tratan en la superficie, como el revestimiento de cromo o el recubrimiento resistente a la corrosión, para mejorar aún más su resistencia a la corrosión.

4. Resistencia mecánica

La válvulanecesita soportar el impacto repetido del resorte de la válvula y el alto-Acción de gas a presión de la cámara de combustión durante el proceso de trabajo, por lo que el material de la válvula debe tener suficiente resistencia mecánica para resistir estas fuerzas externas. Si la resistencia mecánica del material de la válvula es insuficiente, la válvula puede romperse o deformarse durante mucho tiempo-operación a término, lo que resulta en una falla del motor.

Para mejorar la resistencia mecánica, los materiales de la válvula generalmente deben tratarse térmicamente, como el enfriamiento y el templado, para mejorar su dureza y tenacidad. Además, el diseño de composición del material de la válvula también es muy importante, como agregar una cantidad apropiada de carbono, manganeso, silicio y otros elementos, que pueden mejorar la resistencia y la dureza del material.

Paso 5: peso

El peso de la válvula también tiene un efecto importante en el rendimiento del motor. La válvula más ligera puede reducir la fuerza de inercia del motor y mejorar la respuesta de velocidad y la economía de combustible del motor. Además, la válvula más ligera también puede reducir la carga del resorte de la válvula y extender la vida útil del resorte de la válvula.

Para reducir el peso de la válvula, a menudo se usan materiales livianos como la aleación de titanio. Las aleaciones de titaniono solo tienen una alta resistencia, sino también una baja densidad, es el material ideal para la fabricación de válvulas livianas. Sin embargo, las aleaciones de titanio tienen un costo más alto y generalmente solo se usan en alto-motores de rendimiento o motores de carreras.

6. Costo de fabricación

El costo del material de la válvula también es un factor importante que afecta su selección. Alto-Materiales de rendimiento, como aleaciones de titanio yníquel-aleaciones basadas, aunque tienen un rendimiento excelente, su costo es más alto y generalmente solo se usan en alto-fin o especial-motores de propósito. En contraste, el acero de aleación ordinario y el acero inoxidable tienen un costo más bajo y se usan ampliamente en motores automotrices comunes.

Para lograr un equilibrio entre rendimiento y costo, los fabricantes de válvulas generalmente eligen el material adecuado para los requisitos específicos del motor. Por ejemplo, para los autos familiares comunes, es común elegir un material de válvula de rendimiento más bajo pero suficiente, mientras que para alto-Motores de rendimiento o motores de carreras, se seleccionará un mayor costo pero un mejor material de rendimiento.

7. Conductividad térmica

La válvula debe realizar el calor rápidamente hasta el asiento de la válvula y la cabeza del cilindro durante la operación para evitar que la válvula se sobrecalienta. Si la conductividad térmica del material de la válvula es pobre, la válvula puede deformarse o dañarse debido al sobrecalentamiento, lo que afecta el rendimiento y la vida útil del motor.

Para mejorar la conductividad térmica, el material de la válvula generalmente debe tener una buena conductividad térmica. Por ejemplo, la aleación de aluminio a menudo se usa para hacer anillos de los asientos de la válvula debido a su buena conductividad térmica, y el material de la válvula generalmente se selecciona como acero de aleación o acero inoxidable con buena conductividad térmica.

8. Coeficiente de expansión térmica

La válvula experimentará cambios drásticos en la temperatura durante la operación, por lo que el coeficiente de expansión térmica del material de la válvula debe coincidir con el material del anillo del asiento de la válvula y la cabeza del cilindro. Si el coeficiente de expansión térmicano coincide, la válvula puede atascarse o sellarse libremente a altas temperaturas, lo que afecta el rendimiento del motor.

Para garantizar que la válvula coincida con el coeficiente de expansión térmica del asiento de la válvula y la cabeza del cilindro, la selección del material de la válvula generalmente debe considerar el diseño general del motor. Por ejemplo, algunos motores usan materiales con un coeficiente similar de expansión térmica para hacer válvulas y asientos de válvulas para garantizar que mantengan un buen rendimiento de sellado a altas temperaturas.

conclusión

El material del equipo de la válvula tiene un impacto importante en su rendimiento, resistencia al calor, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia mecánica, peso, costo de fabricación, conductividad térmica y coeficiente de expansión térmica y otros factores deben considerarse en la selección del material. Los diferentes escenarios de aplicación del motor tienen diferentes requisitos para los materiales de la válvula, por lo que los fabricantes de válvulas deben elegir el material adecuado de acuerdo con susnecesidades específicas para garantizar que el equipo de la válvula pueda funcionar en el motor. Con el desarrollo de la ciencia de los materiales, puede haber más alto-rendimiento, bajo-Materiales de la válvula de costo en el futuro, promoviendo aún más el progreso de la tecnología del motor.