BR102015011623A2 - método para produzir uma válvula para um motor de combustão interna - Google Patents

Abstract

método para produzir uma válvula para um motor de combustão interna. a presente invenção refere-se a um método para produzir uma válvula para um motor de combustão interna com as etapas: formação a quente de uma peça bruta de válvula em uma válvula bruta, consolidação da estrutura e da dureza da válvula bruta e processamento final da válvula bruta com estrutura e dureza consolidadas, caracterizado pelo fato de que a consolidação da estrutura e da dureza da válvula bruta ocorre devido à válvula bruta ser primeiramente submetida a um tratamento a frio a uma temperatura = -100 °c e, então, a um tratamento por calor a uma temperatura = 650 °c. a presente invenção se refere, adicionalmente, a uma válvula obtida pelo método e a um motor de combustão interna que contém pelo menos tal válvula.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA PRODUZIR UMA VÁLVULA PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA".

[0001] A presente invenção refere-se a um método para produzir uma válvula para um motor de combustão interna. A invenção também se refere a uma válvula produzida por esse método, e a um motor de combustão interna que contém pelo menos essa válvula.

[0002] Válvulas para motores de combustão interna são normalmente produzidas a partir de aços austeníticos de alta liga, tais como, por exemplo, a partir de aços com as designações de material X45, X80, X85 e 1.4344. Nesse caso, nos métodos de produção convencionais, primeiramente uma peça bruta de válvula dos ditos aços é submetida a uma formação a quente, de forma que uma válvula bruta seja obtida. A válvula bruta é, então, submetida a um endurecimento em um forno a vácuo e, então, a têmpera. A válvula bruta que for tratada termicamente de tal maneira é, então, submetida a etapas de processamento adicionais de uma maneira conhecida per se, até que a válvula finalizada seja obtida.

[0003] Através de entrada de calor na peça bruta de válvula durante a formação a quente, uma mudança estrutural em uma estrutura mais dura é alcança que, no entanto, ainda contém uma grande quantidade de austenita residual. Visto que as válvulas devem ter condições estruturais uniformes e devem ser consolidadas em um valor de dureza particular, no método de produção convencional as etapas supracitadas de endurecimento em um forno a vácuo e de têmpera são realizadas de modo que o teor de austenita residual seja reduzido e a dureza da válvula seja consolidada.

[0004] No entanto, o endurecimento em um forno a vácuo é demorado e tanto a compra quanto a operação de um forno a vácuo são dispendiosas.

[0005] Além disso, a realização de um tratamento a frio de aços com liga é conhecida. Nesse caso, em particular aços-ferramenta de alta liga são submetidos a um tratamento a frio, de forma a aumentar a vida útil das ferramentas, tais como, por exemplo, fresas, inserções de estampagem, ferramentas de escareamento.

[0006] A presente invenção concerne ao problema de fornecer um método para produzir uma válvula para um motor de combustão interna que seja mais rentável do que o método convencional e pelo qual a redução da austenita residual e a consolidação da dureza da válvula possam ser alcançadas de maneira simples. Além disso, uma válvula correspondente deve ser criada pela presente invenção.

[0007] Esse problema é resolvido de acordo com a invenção pelos temas das reivindicações independentes. Modalidades vantajosas são o tema das reivindicações dependentes.

[0008] A presente invenção baseia-se na ideia geral de realização de um método para produzir uma válvula para um motor de combustão interna com as etapas: formação a quente de uma peça bruta de válvula em uma válvula bruta, consolidação da estrutura e da dureza da válvula bruta e processamento final da válvula bruta com estrutura e dureza consolidadas de forma que a consolidação da estrutura e da dureza da válvula bruta ocorra devido à válvula bruta ser primeiramente submetida a um tratamento a frio a uma temperatura de < -100 *C e, então, a um tratamento por calor a uma temperatura de > 650 Ό.

[0009] Através do tratamento a frio de acordo com a invenção a uma temperatura de < -100 Ό, substancialmente são alcançados os mesmos efeitos alcançados pelo tratamento de endurecimento convencional em um forno a vácuo, isto é, em particular a redução da austenita residual após a formação a quente.

[0010] Assim, no presente método com uma realização do tratamento a frio até uma temperatura de -120 O, a transformação micro- estrutural da austenita residual na estrutura martensítica mais firme e dura é substancialmente concluída, de modo que a dureza do aço aumente. Assim como a dureza, a resistência ao desgaste do aço também aumenta.

[0011] Quando o tratamento a frio no presente método é realizado em temperaturas ainda mais baixas, isto é, em abaixo de -120 Ό a -198 Ό, não somente a austenita residual é convertida substancialmente por completo em martensita, como a martensita é, além disso, alterada cristalográfica e microestruturalmente. Em particular, agulhas de martensita finas são formadas, de modo que a dureza aumente ainda mais.

[0012] Essa mudança da martensita também leva, no tratamento por calor de acordo com a invenção a uma temperatura de > 650 Ό, à separação de uma distribuição mais fina de carbonetos na estrutura submetida à têmpera, o que aumenta tanto a tenacidade quanto à resistência ao desgaste da válvula.

[0013] Em um desenvolvimento adicional vantajoso da solução de acordo com a invenção, o tratamento a frio é, portanto, realizado a uma temperatura de -100 Ό a -196 Ό, em particular a uma temperatura de -140 Q a -160 Ό.

[0014] O tratamento a frio é realizado de uma maneira conhecida per se de forma que as válvulas brutas sejam resfriadas diretamente por nitrogênio líquido, ou por ar ou álcool como agente refrigerante, que tenha sido resfriado por nitrogênio líquido. Quando o resfriamento é realizado a temperaturas abaixo de -120 O, por exemplo, a -160 Ό, recomenda-se resfriar primeiramente a uma temperatura intermediária de, por exemplo, -135 Ό, e somente após um ponto η o tempo em que a temperatura dentro da válvula inteira é idêntica, resfriar mais, lentamente. Desse modo, um craqueamento na válvula pode ser prevenido.

[0015] A taxa de resfriamento no tratamento a frio nesse caso po- de ser de 0,5 a 4 O/min, preferenciaimente 1 a 3 ° C/min e, em particular, 1 a 2 O/min.

[0016] Em um desenvolvimento adicional vantajoso da solução de acordo com a invenção, o tratamento a frio é realizado em um período de 0,5 a 24 horas, preferencialmente 0,75 a 12 horas, em particular, de 1 a 6 horas.

[0017] O tratamento por calor de acordo com a invenção é um tratamento de têmpera, conhecido per se, que é realizado de acordo com a invenção a uma temperatura de 650 Ό a 780 O, pr eferencialmente 680 Ό a 750 Ό, em particular de 690 Ό a 730 *0, em um período de 1 a 4 horas, preferencialmente 1,5 a 3 horas, em particular, de 2 a 2,5 horas.

[0018] A formação a quente usada no método de acordo com a invenção compreende extrusão a quente e forjamento a quente, conforme são usadas de uma maneira conhecida per se para a formação de válvulas brutas a partir de peças brutas de válvula.

[0019] A peça bruta de válvula usada no método de acordo com a invenção pode ser produzida a partir de aços de alta liga conhecidos para aplicações de válvula, em particular a partir de um aço com a designação de material X45, X80, X85 ou 1.4344.

[0020] O processamento final da válvula bruta com estrutura e dureza consolidadas compreende as etapas especialistas usuais, tais como, por exemplo, um jateamento de areia imediatamente após o tratamento de têmpera-tratamento por calor, uma retificação após o jateamento de areia e vários processos de usinagem, tais como, por exemplo, processos de rotação e esmerilhamento.

[0021] No método de acordo com a invenção, portanto, os custos gerais podem ser reduzidos devido ao endurecimento convencionalmente realizado no forno a vácuo ser substituído pelo tratamento a frio substanciaimente mais rentável.

[0022] De acordo com uma modalidade adicional, uma válvula para um motor de combustão interna é fornecida de acordo com a invenção, que é obtida pelo método descrito acima.

[0023] Em um desenvolvimento adicional vantajoso da solução de acordo com a invenção, a válvula tem uma força de 1000 a 1350 MPa, preferencialmente 1100 a 1350 MPa, em particular de 1200 a 1350 MPa, e uma dureza Vickers HV1 de 300 a 500, preferencialmente 320 a 480, em particular, de 340 a 450.

[0024] De acordo com uma modalidade adicional, de acordo com a invenção, um motor de combustão interna é fornecido, que contém pelo menos uma válvula que tenha sido obtida pelo método descrito acima.

[0025] Outros recursos e vantagens importantes da invenção emergirão das sub-reivindicações.

[0026] Deve-se entender que os recursos supracitados podem ser usados não somente na combinação respectivamente indicada, como também em outras combinações ou isoladamente, sem se afastar do escopo da presente invenção.

[0027] O exemplo a seguir serve meramente para ilustração adicional da invenção e não deve ser considerado como restritivo. EXEMPLO

[0028] Uma geratriz cilíndrica do material X85CrMoV18-2 é aquecida por indução como uma peça bruta de válvula e submetida a uma extrusão a quente a 1150 Ό. A peça bruta de forjam ento obtida é forjada diretamente na prensa de extrusão a quente, e a válvula bruta obtida é resfriada em uma solução de água e timerosal. A válvula bruta tem uma estrutura martensítica com um teor de austenita residual >70 %.

[0029] Com a válvula bruta obtida, um tratamento a frio é subsequentemente realizado a -100 Ό com uma taxa de resfriamento de 2 Ό/min e um tempo de permanência de 0,5 hora. A estrutura martensí-tica da válvula bruta após o tratamento a frio tem um teor de austenita residual <70 %.

[0030] A válvula obtida após o tratamento a frio é, então, submetida à têmpera a uma temperatura de 720 Ό por 2 horas, em que uma válvula endurecida com uma dureza Vickers HV1 de 420 e uma força de 1350 MPa é obtida. Uma análise da estrutura mostra que o teor de austenita residual baixou para 0 %.

[0031] A válvula submetida à têmpera é finalmente submetida, ainda, aos procedimentos usuais de processamento final, por exemplo, um jateamento de areia, uma retificação, uma rotação e um esmeri-Ihamento.

Claims (10)

1. Método para produzir uma válvula para um motor de combustão interna com as etapas: formação a quente de uma peça bruta de válvula em uma válvula bruta, consolidação da estrutura e da dureza da válvula bruta e processamento final da válvula bruta com estrutura e dureza consolidadas, caracterizado pelo fato de que a consolidação da estrutura e da dureza da válvula bruta ocorre devido à válvula bruta ser primeiramente submetida a um tratamento a frio a uma temperatura < -100 Ό e, então, a um tratamento por calor a uma temperatura > 650 Ό.

2. Método, de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tratamento a frio é realizado a uma temperatura de -100 <€ a -196 Ό.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o tratamento a frio é realizado a uma temperatura de -140 <€ a -160 Ό.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o tratamento a frio é realizado por um período de 0,5 a 24 horas.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o tratamento por calor é realizado a uma temperatura de 650 Ό a 780 Ό,

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a formação a quente compreende extrusão e forjamento a quente.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a peça bruta de válvula é produzida a partir de um aço com a designação de material X45, X80, X85 ou 1.4344.

8. Válvula para um motor de combustão interna caracterizada pelo fato de que é obtida pelo método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.

9. Válvula, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a mesma tem uma força de 1000 a 1350 MPa e uma dureza Vickers HV1 de 300 a 500.

10. Motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de que o mesmo contém pelo menos uma válvula como definida na reivindicação 8 ou 9.