[發明專利]燒重油船用190系列發動機的氣門

有效

• 申請號: 201210247887.5
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN103256085A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 王季明;劉獻豐;劉多;許秋玲
• 申請（專利權）人: 石家莊金剛內燃機零部件集團有限公司
• 主分類號: F01L3/02
• 分類號: F01L3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機械設計領域，涉及到一種發動機的氣門，特別是船用190系列發動機的基體材質以及氣門盤錐面的強化材料。

背景技術

氣門是發動機中的重要零件。在配氣機構的控制下，氣門是按照一定的次序和準確的時間開啟和關閉，使得新鮮的混合氣準時從進氣門進入氣缸，并且使燒過的廢氣準時從排氣門排出。配合活塞連桿機構運轉，達到發動機連續工作的目的。

現有技術中的氣門基體一般采用21-12N氣門鋼或是21-4N氣門鋼。

在我國，由于船用重油的質量參差不一，含硫、釩等腐蝕性成分偏多，燒重油的船用發動機氣門早期失效頻繁。失效形式主要是：氣門盤錐面燒蝕、麻坑，甚至產生掉頭、掉塊等可靠性事故，導致發動機油耗增大，動力下降，甚至發動機損壞。影響了用戶的正常生產作業與經濟效益。

發明內容

本發明的目的是為了提高190系列發動機的氣門壽命的技術難題，設計了一種新型的燒重油船用190系列發動機的氣門，對氣門的基體材料以及氣門盤錐面材質進行研發與改進。

本發明為實現發明目的采用的技術方案是，燒重油船用190系列發動機的氣門，包括氣門基體和氣門盤錐面，關鍵是：所述的氣門基體的材料采用23-8N氣門鋼，所述的氣門盤錐面上設置有強化層，強化層采用鎳基合金材料，具體各組分質量百分比為：77-82％的鎳、2.2-3.4％的鐵、9.5-12.5％的鉻、0.1-0.5％的碳、3.5-4.2％的硅、2.0-2.5％的硼。

本發明的氣門基體材料選用23-8N氣門鋼，之前是21-4N氣門鋼，鐵基奧氏體氣門鋼系列的23-8N鋼是介于21-12N與21-4N之間的鋼號，它綜合發揮了上述兩個鋼號的優點，具有良好的超時效特性、高溫疲勞強度和耐燃氣腐蝕的性能，大中型柴油機氣門的新材料。實踐證明，它不僅提高了氣門的使用功能，又保持了鐵基奧氏體氣門鋼的低成本，還改善了氣門制造工藝過程中的材料敏感性問題。該材料具備中等高溫的適應性，用于長期運轉的船舶用柴油機氣門有著良好的應用效果。

氣門盤錐面的強化方式，采用等離子堆焊瑞典公司生產的鎳基合金，公司焊粉采用水平霧化生產，整個生產流程被Ar氣保護。因此粉末物理性能更好，本發明氣門的最大優勢是可以使粉末的氧含量及雜質最小化，充分保證粉末及涂層的質量，進而提高了使用壽命，氣門的壽命有三個月提高到六個月；避免了可靠性事故，降低了突發的重大質量損失。

具體實施方式

燒重油船用190系列發動機的氣門，包括氣門基體和氣門盤錐面，關鍵是：所述的氣門基體的材料采用23-8N氣門鋼，所述的氣門盤錐面上設置有強化層，強化層采用鎳基合金材料，具體各組分質量百分比為：77-82％的鎳、2.2-3.4％的鐵、9.5-12.5％的鉻、0.1-0.5％的碳、3.5-4.2％的硅、2.0-2.5％的硼。

所述的鎳的質量百分比為79-81％。

所述的鐵的質量百分比為2.5-3.0％。

所述的鉻的質量百分比為10.0-11.5％。

所述的碳的質量百分比為0.2-0.4％。

所述的硅的質量百分比為3.8-4.0％。

所述的硼的質量百分比為2.2-2.3％。

其中，鎳能提高焊粉的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力；

鐵起強化和加工硬化作用；提供良好的焊接性能。

鉻有三個功能：1、鉻可提高焊粉的強度和硬度；2、鉻可提高焊粉的高溫機械性能；3、使焊粉具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性，減少應力腐蝕開裂。

碳：含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低。

硅：降低熔點而不產生脆性和起強化作用。耐腐蝕性，提高強度。

硼：硼就可改善焊粉的致密性，提高強度。

本發明在具體實施時，列舉了以下7組實施例以及對應的實驗效果。

從上述7組實施例可以看出，采用本發明設計的氣門，氣門盤錐面的加強層粉末中氧含量相當少，最多為0.155％，充分地保證了粉末及涂層的質量。從硬度指標來看第3組與第4組中測試的硬度數據最高，可以為最佳的兩組實施例。當然，本實驗不僅僅只做出了7組數據，有成千山萬的實驗數據做支持，這7組最具有代表性。