Làm thếnào để vật liệu của thiết bị van ảnh hưởng đến hiệu suất của sản phẩm?

Thiết bị van đóng một vai trò quan trọng trong động cơ, chịu tráchnhiệm điều khiển việc chuyển đổi và chuyển mạch, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, hiệu quả và tuổi thọ của động cơ. Việc lựa chọn vật liệu của thiết bị van có tác động sâu sắc đến hiệu suất củanó, chủ yếu được phản ánh trong các khía cạnh sau: Khángnhiệt, Kháng hao mòn, Kháng ăn mòn, Sức mạnh cơ học, Trọng lượng và Chi phí sản xuất. Sau đây sẽ thảo luận chi tiết về ảnh hưởng của vật liệu đối với hiệu suất của thiết bị van.

1. Điện trởnhiệt

Các van tiếp xúc vớinhiệt độ cao trong quá trình vận hành động cơ, đặc biệt là các van xả, có thể hoạt động ởnhiệt độ từ 700°C đến 900°C. Do đó, vật liệu van phải có điện trở tốt để đảm bảo rằngnó có thể duy trì các tính chất cơ học ổn định và độ chính xác kích thước ởnhiệt độ cao. Nếu điện trởnhiệt của vật liệu là không đủ, van có thể bị biến dạng, làm mềm hoặc thậm chí tan chảy ởnhiệt độ cao, dẫn đến sự cố củaniêm phong van, ảnh hưởng đến tỷ lệnén và hiệu quả đốt của động cơ.

Nhiệt thường được sử dụng-vật liệu điện trở bao gồmnhiệt-Thép hợp kim kháng, thép không gỉ vàniken-Hợp kim dựa trên. Ví dụ, 21-4n (21% crom, 4% Niken) là một vật liệu van xả thường được sử dụng với điện trởnhiệt độ cao tuyệt vời. Ngoài ra, hợp kim titan dần dần được sử dụng trong sản xuất van cao-Động cơ hiệu suất vì trọng lượngnhẹ và khảnăng chịunhiệt cao.

2. Điện trở mặc

Van sẽ thường xuyên liên hệ với ghế van trong quá trình làm việc, đặc biệt là ở mức cao-Động cơ tốc độ, ma sát giữa van và ghế sẽ dẫn đến hao mòn. Nếu điện trở hao mòn của vật liệu van là không đủ, bề mặt tiếp xúc giữa van và vòng ghế van sẽ dần bị mòn, dẫn đến một con dấu van lỏng lẻo, sẽ ảnh hưởng đến tỷ lệnén và hiệu suất đốt của động cơ.

Để cải thiện khảnăng chống mài mòn, các vật liệu van thường yêu cầu xử lý bề mặt, chẳng hạnnhưnitriding, cacbonization hoặc lớp phủ. Ví dụ, một số van được phủ một hợp kim cứng, chẳng hạnnhư vonfram cacbua hoặc titannitride, để cải thiện khảnăng chống mài mòn của chúng. Ngoài ra, độ cứng của vật liệu van cũng là một chỉ số quan trọng và các vật liệu có độ cứng cao hơn thường có điện trở hao mòn tốt hơn.

3. Kháng ăn mòn

Trong quá trình hoạt động của động cơ, một số lượng lớn các sản phẩm đốt sẽ được sản xuất, chẳng hạnnhư sulfide, oxitnitơ, v.v., sẽ ăn mòn bề mặt van. Van xả, đặc biệt, dễ bị ăn mòn hơn do lâu-Thời hạn tiếp xúc vớinhiệt độ cao và khí ăn mòn. Nếu khảnăng chống ăn mòn vật liệu van là không đủ, bề mặt van sẽ dần bị ăn mòn, dẫn đến sự cốniêm phong van, sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của động cơ.

Để cải thiện khảnăng chống ăn mòn, các vật liệu van thường cần thêm một số yếu tố kháng ăn mòn, chẳng hạnnhư crom,niken, v.v. Ví dụ, thép không gỉ (chẳng hạnnhư thép không gỉ martensitic và thép không gỉ austenitic) thường được sử dụng trong sản xuất van vì khảnăng chống ăn mòn tốt. Ngoài ra, một số vật liệu van cũng được xử lý bề mặt, chẳng hạnnhư mạ crôm hoặc lớp phủ chống ăn mòn, để cải thiện hơnnữa khảnăng chống ăn mòn của chúng.

4. Sức mạnh cơ học

Van cần phải chịu được tác động lặp đi lặp lại từ lò xo van và cao-Hành động khí áp suất từ ​​buồng đốt trong quá trình làm việc, do đó vật liệu van phải có đủ cường độ cơ học để chống lại các lực bênngoàinày. Nếu cường độ cơ học của vật liệu van không đủ, van có thể bị vỡ hoặc biến dạng trong thời gian dài-Hoạt động hạn, dẫn đến lỗi động cơ.

Để cải thiện cường độ cơ học, các vật liệu van thường cần được xử lýnhiệt, chẳng hạnnhư dập tắt và ủ, để cải thiện độ cứng và độ bền của chúng. Ngoài ra, thiết kế thành phần của vật liệu van cũng rất quan trọng, chẳng hạnnhư thêm một lượng carbon, mangan, silicon và các yếu tố khác, có thể cải thiện sức mạnh và độ cứng của vật liệu.

Bước 5: Trọng lượng

Trọng lượng của van cũng có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất của động cơ. Vannhẹ hơn có thể làm giảm lực quán tính của động cơ và cải thiện phản ứng tốc độ và tiết kiệmnhiên liệu của động cơ. Ngoài ra, vannhẹ hơn cũng có thể làm giảm tải trọng của lò xo van và kéo dài tuổi thọ của lò xo van.

Để giảm trọng lượng của van, các vật liệunhẹnhư hợp kim titan thường được sử dụng. Hợp kim Titan không chỉ có cường độ cao, mà còn có mật độ thấp, là vật liệu lý tưởng để sản xuất các vannhẹ. Tuynhiên, hợp kim titan có chi phí cao hơn và thường chỉ được sử dụng ở mức cao-Động cơ hiệu suất hoặc động cơ đua.

6. Chi phí sản xuất

Chi phí của vật liệu van cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến lựa chọn củanó. Cao-Vật liệu hiệu suất, chẳng hạnnhư hợp kim Titan vàniken-Hợp kim dựa trên, mặc dù chúng có hiệu suất tuyệt vời, chi phí của chúng cao hơn và chúng thường chỉ được sử dụng ở mức cao-kết thúc hoặc đặc biệt-Động cơ mục đích. Ngược lại, thép hợp kim thông thường và thép không gỉ có chi phí thấp hơn và được sử dụng rộng rãi trong các động cơ ô tô thông thường.

Để đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất và chi phí, cácnhà sản xuất van thường chọn vật liệu phù hợp cho các yêu cầu cụ thể của động cơ. Ví dụ, đối vớinhững chiếc xe gia đình thông thường,người ta thường chọn chi phí thấp hơnnhưng đủ vật liệu van hiệu suất, trong khi đối với cao-Động cơ hiệu suất hoặc động cơ đua, chi phí cao hơnnhưng tài liệu hiệu suất tốt hơn sẽ được chọn.

7. Độ dẫnnhiệt

Van cần dẫnnhiệtnhanh chóng đến ghế van và đầu xi lanh trong quá trình hoạt động đểngăn van quánóng. Nếu độ dẫnnhiệt của vật liệu van kém, van có thể bị biến dạng hoặc bị hỏng do quánóng, ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của động cơ.

Để cải thiện độ dẫnnhiệt, vật liệu van thường cần có độ dẫnnhiệt tốt. Ví dụ, hợp kimnhôm thường được sử dụng để làm vòng ghế van vì độ dẫnnhiệt tốt củanó và vật liệu van thường được chọn làm thép hợp kim hoặc thép không gỉ có độ dẫnnhiệt tốt.

8. Hệ số giãnnởnhiệt

Van sẽ trải quanhững thay đổi mạnh mẽ vềnhiệt độ trong quá trình hoạt động, do đó, hệ số giãnnởnhiệt của vật liệu van phải phù hợp với vật liệu của vòng ghế van và đầu xi lanh. Nếu hệ số giãnnởnhiệt không khớp, van có thể bị kẹt hoặcniêm phong một cách lỏng lẻo ởnhiệt độ cao, ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ.

Để đảm bảo rằng van phù hợp với hệ số giãnnởnhiệt của ghế van và đầu xi lanh, việc lựa chọn vật liệu van thường cần xem xét thiết kế tổng thể của động cơ. Ví dụ, một số động cơ sử dụng vật liệu có hệ số giãnnởnhiệt tương tự để tạo van và ghế van để đảm bảo rằng chúng duy trì hiệu suấtniêm phong tốt ởnhiệt độ cao.

Phần kết luận

Vật liệu của thiết bị van có tác động quan trọng đến hiệu suất, khảnăng chịunhiệt, khảnăng chống mài mòn, khảnăng chống ăn mòn, cường độ cơ học, trọng lượng, chi phí sản xuất, độ dẫnnhiệt và hệ số giãnnởnhiệt và các yếu tố khác cần được xem xét trong lựa chọn vật liệu. Các kịch bản ứng dụng động cơ khácnhau có các yêu cầu khácnhau đối với vật liệu van, vì vậy cácnhà sản xuất van cần chọn vật liệu phù hợp theonhu cầu cụ thể của họ để đảm bảo rằng thiết bị van có thể thực hiện trong động cơ. Với sự phát triển của khoa học vật liệu, có thể cónhiều hơn-Hiệu suất, thấp-Vật liệu van chi phí trong tương lai, tiếp tục thúc đẩy tiến trình của côngnghệ động cơ.