[發(fā)明專(zhuān)利]一種進(jìn)氣門(mén)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310618611.8
• 申請(qǐng)日: 2013-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103627961A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊衛(wèi)國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C38/22
• 分類(lèi)號(hào): C22C38/22;F01L3/02;B23P15/00
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械制造及金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種進(jìn)氣門(mén)及其制備方法。

背景技術(shù)

氣門(mén)是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一，它是用來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉進(jìn)、排氣道的直接零件。氣門(mén)分為進(jìn)氣門(mén)與排氣門(mén)，空氣通過(guò)進(jìn)氣門(mén)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)與燃料混合燃燒，燃燒后產(chǎn)生的廢氣通過(guò)排氣門(mén)排出氣缸，從而實(shí)現(xiàn)新鮮空氣進(jìn)入氣缸燃燒產(chǎn)生車(chē)輛行駛的動(dòng)力并排除廢氣。目前發(fā)動(dòng)機(jī)一般設(shè)有多個(gè)氣門(mén)。常見(jiàn)的是每個(gè)汽缸布置有4個(gè)氣門(mén)，4汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)一共有16個(gè)氣門(mén)。這種多氣門(mén)結(jié)構(gòu)容易形成緊湊型燃燒室，噴油嘴在中央，這樣可以令油氣混合氣燃燒更迅速、更均勻，各氣門(mén)的重量和開(kāi)度適當(dāng)?shù)販p小，使氣門(mén)開(kāi)啟或閉合的速度更快。

發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)要求進(jìn)氣門(mén)要具備耐磨擦、耐高溫、耐疲勞、高韌性等特征，氣門(mén)材料的性能直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。由于該項(xiàng)技術(shù)的高度商業(yè)價(jià)值及高度的商業(yè)機(jī)密性，關(guān)于氣門(mén)材料及其加工工藝方面的相關(guān)報(bào)道極少。目前國(guó)內(nèi)的氣門(mén)材料有40Cr、4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo、21-4N和23-8N等少數(shù)幾種。然而，我國(guó)目前的氣門(mén)壽命尚不及國(guó)外先進(jìn)水平的三分之一。

發(fā)明專(zhuān)利102493853A提出了采用TiAl基金屬間化合物作為氣門(mén)材料。這種材料在耐高溫方面能夠得到很大的提升，然而，其韌性尚達(dá)不到工業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，并且存在價(jià)格昂貴的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供本一種成本適中、耐熱性能優(yōu)異、疲勞性能優(yōu)異的進(jìn)氣門(mén)及其制備方法。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供了一種進(jìn)氣門(mén)，該進(jìn)氣門(mén)采用的合金成分重量百分比范圍為：C:0.32～0.40%；Si:0.17～0.37%；Mo:2.5～3.5%；Mn:0.50～0.80%；Cr:0.80～1.10%；W:0.50～1.0%；余量為純度為99.8%的Fe。其中，純度為99.8%的Fe中的雜質(zhì)重量百分比含量為：Ni:≤0.030%；P:≤0.015；S:≤0.015；Cu:≤0.010%。

上述進(jìn)氣門(mén)的制造方法，包括如下工藝步驟：

（1）按照合金成分范圍準(zhǔn)備配料，將合金材料混合均勻；

（2）采用真空感應(yīng)爐熔煉，溫度控制在1600～1650℃，熔煉1～1.5小時(shí)；

（3）采用鍛造或軋制方式成型，得到進(jìn)氣門(mén)毛坯；

（4）進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，再切削加工，表面超聲處理，得到表面納米晶；

（5）在330～360℃進(jìn)行滲氮處理；

（6）采用銑床加工對(duì)錐面進(jìn)行表面光潔度處理；

（7）在錐面堆焊鎢鋯合金，其中鎢的含量為40～60%，鋯為余量；

（8）采用銑床加工再次進(jìn)行表面處理，控制表面光潔度。

其中，步驟（4）中的調(diào)制熱處理的步驟為在800-850℃下保溫1-1.5h，淬火，然后加熱到450-500℃，保溫2-2.5小時(shí)，最后空氣冷卻。

步驟（4）中所述的切削加工的加工條件為：沖擊工作頭為球形，輸出端圓弧半徑為2mm、轉(zhuǎn)速200r/min；沖擊頭的振幅為5μm。

步驟（4）中所述表面超聲處理是在室溫下、頻率控制在3-3.5萬(wàn)赫茲的條件下進(jìn)行的。

步驟（5）中錐面堆焊鎢鋯合金的工藝參數(shù)為：在450℃下預(yù)熱，焊接電壓為300V，電流900A。

有益效果：本發(fā)明的合金耐熱性能優(yōu)異、疲勞性能優(yōu)異，壽命高，臺(tái)架試驗(yàn)表明該合金氣門(mén)的壽命是目前40Cr的2倍以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。本發(fā)明采用表面納米化技術(shù)，使材料表面和整體的機(jī)械和化學(xué)性能得到不同程度的改善。表面納米化在改善材料的摩擦磨損性能、提高材料表面的抗沖擊性能、提高材料整體性能的同時(shí)不明顯降低材料的韌性、改善材料表面的化學(xué)性能、提高材料的強(qiáng)度、硬度以及耐蝕性等方面都發(fā)揮了重要的作用。表面納米化及低溫滲氮的工藝是一種新型的復(fù)合表面強(qiáng)化手段，能夠改善材料表面的耐磨性以及耐腐蝕性，同時(shí)，該技術(shù)能夠改善傳統(tǒng)滲氮的溫度高、周期長(zhǎng)等缺陷，在不改變基礎(chǔ)材料性能的情況下大大提高了合金的表面強(qiáng)度、硬度與耐磨性。另一方面，合金采用堆焊鎢鋯合金，大大提高了錐面的耐高溫性能、硬度與耐磨性。

具體實(shí)施方式

以下各個(gè)實(shí)施例中所使用的純度為99.8的Fe中雜質(zhì)的重量百分比含量為：Ni:≤0.030%；P:≤0.015；S:≤0.015；Cu:≤0.010%。

實(shí)施例1

經(jīng)表面納米化、低溫滲氮、堆焊鎢鋯合金等工藝加工進(jìn)氣門(mén)，具體步驟如下：