Hur påverkar materialet i ventilutrustningen produktens prestanda?

Ventilutrustning spelar en avgörande roll i motorn, ansvarig för att styra intaget och avgasbrytaren, vilket direkt påverkar motorns prestanda, effektivitet och livslängd. Det materialval av ventilutrustning har en djup inverkan på dess prestanda, främst återspeglas i följande aspekter: värmemotstånd, slitmotstånd, korrosionsmotstånd, mekanisk styrka, vikt och tillverkningskostnader. Följande kommer att diskutera i detalj effekterna av material på ventilutrustningens prestanda.

1. Värmemotstånd

Ventilerna utsätts för höga temperaturer under motordrift, särskilt avgasventilerna, som kan arbeta vid temperaturer från 700°C till 900°C. Därför måste ventilmaterialet ha god värmemotstånd för att säkerställa att det kan upprätthålla stabila mekaniska egenskaper och dimensionellnoggrannhet vid höga temperaturer. Om materialets värmebeständighet är otillräcklig kan ventilen deformeras, mjukas eller till och med smält vid höga temperaturer, vilket resulterar i att ventiltätets misslyckande, som påverkar motorens kompressionsförhållande och förbränning.

Vanligt använt värme-resistenta material inkluderar värme-resistent legeringsstål, rostfritt stål ochnickel-Baserade legeringar. Till exempel 21-4n (21% krom, 4%nickel) är ett vanligt använt avgasventilmaterial med utmärkt hög temperaturmotstånd. Dessutom används titanlegeringar gradvis vid ventiltillverkning av hög-Prestandamotorer på grund av deras lätta vikt och hög värmebeständighet.

2. Bär motstånd

Ventilen kommer ofta att kontakta ventilsätet under arbetsprocessen, särskilt i det höga-Hastighetsmotor, friktionen mellan ventilen och sätet kommer att leda till slitage. Om ventilmaterialets slitmotstånd är otillräcklig, kommer kontaktytan mellan ventilen och ventilsätesringen gradvis att slitna, vilket resulterar i en lös ventiltätning, vilket kommer att påverka motorns kompressionsförhållande och förbränningseffektivitet.

För att förbättra slitmotstånd kräver ventilmaterial vanligtvis ytbehandling, såsomnitrering, förgasning eller beläggning. Till exempel är vissa ventiler belagda med en hård legering, såsom volframkarbid eller titannitrid, för att förbättra deras slitmotstånd. Dessutom är ventilmaterialets hårdhet också en viktig indikator, och material med högre hårdhet har vanligtvis bättre slitmotstånd.

3. Korrosionsmotstånd

Under driften av motorn kommer ett stort antal förbränningsprodukter att produceras, såsom sulfid, kväveoxider etc. som kommer att korrodera ventilytan. Avgasventiler är i synnerhet mer mottagliga för korrosion på grund av lång-Termexponering för höga temperaturer och frätande gaser. Om ventilmaterialkorrosionsmotståndet är otillräckligt kommer ventilytan gradvis att korroderas, vilket resulterar i ventiltätningsfel, vilket kommer att påverka motorns prestanda och livslängd.

För att förbättra korrosionsmotståndet måste ventilmaterial vanligtvis lägga till vissa korrosionsbeständiga element, såsom krom,nickel och så vidare. Till exempel rostfritt stål (såsom martensitiskt rostfritt stål och austenitiskt rostfritt stål) används ofta vid tillverkning av ventiler på grund av dess goda korrosionsbeständighet. Dessutom är vissa ventilmaterial också ytbehandlade, såsom kromplätering eller korrosionsbeständig beläggning, för att ytterligare förbättra deras korrosionsbeständighet.

4. Mekanisk styrka

Ventilen måste motstå den upprepade påverkan från ventilfjädern och den höga-Tryckgasverkan från förbränningskammaren under arbetsprocessen, så ventilmaterialet måste ha tillräcklig mekanisk styrka för att motstå dessa yttre krafter. Om ventilmaterialets mekaniska styrka är otillräcklig kan ventilen bryta eller deformera under länge-Termdrift, vilket resulterar i motorfel.

För att förbättra mekanisk styrka måste ventilmaterial vanligtvis värmebehandlas, såsom kylning och härdning, förbättra deras hårdhet och seghet. Dessutom är sammansättningen av ventilmaterialet också mycket viktigt, till exempel att lägga till en lämplig mängd kol, mangan, kisel och andra element, vilket kan förbättra materialets styrka och hårdhet.

Steg 5: Vikt

Ventilens vikt har också en viktig effekt på motorns prestanda. Den lättare ventilen kan minska motorns tröghet och förbättra motorens hastighetssvar och bränsleekonomi. Dessutom kan den lättare ventilen också minska ventilfjäderns belastning och förlänga ventilfjäderns livslängd.

För att minska ventilens vikt används ofta lätta material såsom titanlegering. Titanlegeringar har inte bara en hög styrka, utan också en låg densitet, är det perfekta materialet för tillverkning av lätta ventiler. Titanlegeringar har emellertid en högre kostnad och används vanligtvis bara högt-prestandamotorer eller racingmotorer.

6. Tillverkningskostnad

Kostnaden för ventilmaterialet är också en viktig faktor som påverkar urvalet. Hög-Prestandamaterial, såsom titanlegeringar ochnickel-Baserade legeringar, även om de har utmärkta prestanda, är deras kostnad högre och de används vanligtvis bara högt-slut eller special-Syfte motorer. Däremot har vanligt legeringsstål och rostfritt stål en lägre kostnad och används allmänt i vanliga bilmotorer.

För att skapa en balans mellan prestanda och kostnad väljer ventiltillverkare vanligtvis rätt material för motorns specifika krav. Till exempel för vanliga familjebilar är det vanligt att välja en lägre kostnad men tillräckligt med prestandaventilmaterial, medan det är högt-Prestandamotorer eller racingmotorer, en högre kostnad men bättre prestandamaterial kommer att väljas.

7. Termisk konduktivitet

Ventilen måste utföra värme snabbt till ventilsätet och cylinderhuvudet under drift för att förhindra att ventilen överhettas. Om ventilmaterialets värmeledningsförmåga är dålig kan ventilen deformeras eller skadas på grund av överhettning, vilket påverkar motorns prestanda och livslängd.

För att förbättra värmeledningsförmågan måste ventilmaterialet vanligtvis ha god värmeledningsförmåga. Till exempel används aluminiumlegering ofta för att göra ventilsätesringar på grund av dess goda värmeledningsförmåga, och ventilmaterialet väljs vanligtvis som legeringsstål eller rostfritt stål med god värmeledningsförmåga.

8. Termisk expansionskoefficient

Ventilen kommer att uppleva drastiska temperaturförändringar under drift, så att koefficienten för termisk expansion av ventilmaterialet måste matcha materialet i ventilsätesringen och cylinderhuvudet. Om koefficienten för termisk expansion inte matchar kan ventilen fastna eller tätas löst vid höga temperaturer, vilket påverkar motorns prestanda.

För att säkerställa att ventilen matchar koefficienten för värmeutvidgning av ventilsätet och cylinderhuvudet måste valet av ventilmaterial vanligtvis överväga motorns övergripande utformning. Till exempel använder vissa motorer material med en liknande värmekoefficient för att göra ventiler och ventilsäten för att säkerställa att de upprätthåller god tätningsprestanda vid höga temperaturer.

slutsats

Materialet i ventilutrustningen har en viktig inverkan på dess prestanda, värmebeständighet, slitmotstånd, korrosionsmotstånd, mekanisk styrka, vikt, tillverkningskostnad, värmeledningsförmåga och värmeutvidgningskoefficient och andra faktorer måste beaktas i materialvalet. Olika motorapplikationsscenarier har olika krav för ventilmaterial, så ventiltillverkare måste välja rätt material enligt deras specifika behov för att säkerställa att ventilutrustningen kan utföra i motorn. Med utvecklingen av materialvetenskap kan det finnas mer hög-prestanda, låg-Kostnadsventilmaterial i framtiden och främjar ytterligare utvecklingen av motortekniken.