CN101749066A - 一种发动机的进气门和排气门及两者的生产工艺 - Google Patents

Abstract

针对目前B系列发动机气门的头部体积过大，重量较重，工作时热容量偏高导致盘部及第二热点处超温，第二热点处直径太小，机械强度不够，头部向杆部传热距离太长，第二热点处降温不够，颈部强度不够等原因造成产品失效的问题，本发明提供一种发动机的进气门和排气门以及两者的生产工艺，改进了气门的结构，并且减少、优化机加工工序，减少加工应力，提高加工精度。

Description

一种发动机的进气门和排气门及两者的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种发动机的进气门和排气门以及两者的生产工艺。

背景技术

气门作为发动机配气机构中的执行元件，由于其担负的特殊功用和恶劣的工作环境，气门失效时有发生，轻则损及功率，重则机器报废甚至产生恶性事故。B系列发动机以其结构紧凑，马力强劲，性价比高等特点广泛用于军用、民用汽车的发动机。

B系列发动机工作时排气门头部承受最高温度达950℃以上，其颈部第二热点的最高温度也在850℃左右，且承受着很大的冲击性交变载荷。发动机工作环境恶劣，工况经常超出设计标准，气门断裂掉头等失效事故时有发生，据统计，因气门失效事故造成外部赔偿额巨大，气门装机后故障率较高、经济损失巨大的情况下进行的，从分析柴油机气门工况及其早期断裂的原因机理着手，经走访用户取样调查，对失效残件进行剖析，具体车型不同，使用状况也有较大差异。发动机气门的主要失效形式：

A进气门杆上部锁块夹持范围内的疲劳断裂，

B进气门在盘杆过渡处多圆弧扩展的疲劳断裂，

C进气门在盘杆过渡处的早期疲劳断裂，

D排气门在第二热点处的疲劳断裂，

E排气门与活塞打顶而在第二热点处的早期疲劳断裂，

F排气门盘部烧蚀掉块，

G进气门杆部弯曲。

主要表现为头部体积过大，重量较重，工作时热容量偏高导致第二热点处超温；第二热点处直径太小，机械强度不够；头部向杆部传热距离太长，第二热点处降温不够；颈部强度不够等是造成产品失效的主要原因。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种发动机的进气门和排气门及两者的生产工艺，改进了气门的结构，并且减少、优化机加工工序，减少加工应力。

本发明所采用的技术方案如下：

该发动机的进气门，至少包括气门杆、由气门颈部和气门盘部组成的气门头，气门颈部连接气门杆和气门盘部，气门杆长为100～101mm，气门颈部最小处直径为8.7～8.9mm，过渡锥角为15°～20°。

与发动机的进气门相匹配的排气门，至少包括气门杆、由气门颈部和气门盘部组成的气门头，气门颈部连接气门杆和气门盘部，气门杆长为100～101mm，气门盘部的厚度为3.8～4.3mm，过渡锥角为15°～20°，气门颈部为锥形，气门颈部锥面的母线延长线的夹角为6°～10°，气门颈部最小处直径为8.7～8.9mm。

发动机的进气门和排气门的生产工艺包括以下步骤：

步骤一：粗磨气门杆，粗车盘外圆、倒角，气门定长切断、粗磨气门杆端面，从而切除气门加工表面的大部分余量，并加工出下一步的精基准；

步骤二：在温度540℃-580℃条件下，时效处理90-120分钟，然后喷丸处理40-50分钟分钟，提高气门的疲劳强度；

步骤三：磨削气门杆；

步骤四：磨削锁夹槽、盘锥面、盘外圆和气门杆端的倒角，精车盘端面；

步骤五：半精磨气门杆并在其上打印标记，再精磨气门杆；

步骤六：为提高气门耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性以及耐高温性，在温度为520-580℃条件下，对气门氮化处理30-90分钟，然后对气门杆端淬火，淬火温度1020-1040℃，淬火时间3-8秒；

步骤七：精磨杆端面和盘锥面；

步骤八：最后检测气门的气密性和几何精度，并对气门的表面进行清洗和防锈处理。

所述的步骤三和步骤四之间对气门探伤检测，检测出气门表面的缺陷。

采用本发明的优点：

1.减少气门头部热容量和提高气门颈部刚性并减少材料消耗；

2.减少气门工作时的运动惯量，降低冲击力；

3.减少加工应力，提高加工精度，同时降低材料成本及加工成本；

4.产品寿命长，由于项目产品的结构和工艺较原产品有了较大的改进，加工后的产品抗疲劳、抗高温腐蚀性和抗氧化性增强，产品寿命由15万公里提高到25万公里以上。

附图说明

图1为进气门的结构示意图；

图2为排气门的结构示意图。

图中，1.气门杆，2.气门颈部，3.气门盘部，L1：气门杆长，L2：气门颈部最小处直径，L4：气门盘部的厚度，a：气门颈部过渡锥角，b：气门颈部锥面的母线延长线的夹角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详述。

图1所示，该发动机的进气门，至少包括气门杆1、由气门颈部2和气门盘部3组成的气门头，气门颈部2连接气门杆1和气门盘部3，气门杆长L1为100～101mm，具体是指气门杆磨光长度，气门颈部最小处直径L2为8.7～8.9mm，增大了原有B系列发动机气门颈部的最小处直径，从而增加该处的刚性，同时在工艺上注重盘部与杆部过渡处磨削时光滑过渡无台阶和凸起，杜绝尖角应力效应，从而解决了进气门在盘部与杆部过渡处的早期疲劳断裂等失效问题，气门颈部过渡锥角a为15°～20°，从而解决了进气门在盘部和杆部过渡处多圆弧扩展的疲劳断裂失效问题。

图2所示与发动机的进气门相匹配的排气门，至少包括气门杆1、由气门颈部2和气门盘部3组成的气门头，气门颈部2连接气门杆1和气门盘部3，气门杆长L1为100～101mm，具体是指气门杆磨光长度，气门盘部厚度L4为3.8～4.3mm，盘部厚度减少后从而可以减少气门头部重量，达到减少气门头部热容量，减少气门工作时的运动惯量，降低冲击力，同时降低材料成本及加工成本的目的，气门颈部过渡锥角a为15°～20°，减小了原有的排气门过渡锥角，从而减少气门头部热容量，解决了排气门盘部烧灼掉块的失效问题，气门颈部为锥形，锥面的母线延长线的夹角b为6°～10°，气门颈部最小处直径L2为8.7～8.9mm，提高气门颈部刚性，从而解决气门在第二热点处的疲劳断裂。

发动机的进气门和排气门的生产工艺包括以下步骤：

步骤一：粗磨气门杆，粗车盘外圆、倒角，气门定长切断、粗磨气门杆端面，从而切除气门加工表面的大部分余量，并加工出下一步的精基准；

步骤二：在温度540℃-580℃条件下，时效处理90-120分钟，然后喷丸处理40-50分钟，喷丸器转速2460转/分钟，提高气门的疲劳强度；

步骤三：磨削气门杆，然后气门探伤检测，检测出气门表面的缺陷；

步骤四：采用先进的数控机床，磨削锁夹槽、盘锥面、盘外圆和气门杆端的倒角，然后精车盘端面，通过磨削锁夹槽和盘锥面代替传统的车削，比传统的工艺减少加工工序十道，提高了加工精度，减少加工应力，缩短了生产周期，降低了生产成本，从而解决了气门杆上部锁块夹持范围内的疲劳断裂等失效问题。

步骤五：半精磨气门杆并在其上打印标记，再精磨气门杆；

步骤六：为提高气门耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性以及耐高温性，在温度为520-580℃条件下，对气门氮化处理30-90分钟，然后对气门杆端淬火，淬火温度1020-1040℃，淬火时间3-8秒；

步骤七：精磨杆端面和盘锥面；

步骤八：最后检测气门的气密性和几何精度，并对气门的表面进行清洗和防锈处理。

Claims (4)

1.一种发动机的进气门，至少包括气门杆、由气门颈部和气门盘部组成的气门头，气门颈部连接气门杆和气门盘部，其特征在于：气门杆长为100～101mm，气门颈部最小处直径为8.7～8.9mm，过渡锥角为15°～20°。

2.一种与权利要求1所述进气门相匹配的排气门，至少包括气门杆、由气门颈部和气门盘部组成的气门头，气门颈部连接气门杆和气门盘部，其特征在于：气门杆长为100～101mm，气门盘部的厚度为3.8～4.3mm，过渡锥角为15°～20°，气门颈部为锥形，气门颈部锥面的母线延长线的夹角为6°～10°，气门颈部最小处直径为8.7～8.9mm。

3.一种发动机的进气门和排气门的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：粗磨气门杆，粗车盘外圆、倒角，气门定长切断、粗磨气门杆端面，从而切除气门加工表面的大部分余量，并加工出下一步的精基准；

步骤二：在温度540℃-580℃条件下，时效处理90-120分钟，然后喷丸处理40-50分钟，提高气门的疲劳强度；

步骤三：磨削气门杆；

步骤四：磨削锁夹槽、盘锥面、盘外圆和气门杆端的倒角，精车盘端面；

步骤五：半精磨气门杆并在其上打印标记，再精磨气门杆；

步骤六：为提高气门耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性以及耐高温性，在温度为520-580℃条件下，对气门氮化处理30-90分钟，然后对气门杆端淬火，淬火温度1020-1040℃，淬火时间3-8秒；

步骤七：精磨杆端面和盘锥面；

步骤八：最后检测气门的气密性和几何精度，并对气门的表面进行清洗和防锈处理。

4.根据权利要求3所述的发动机的进气门和排气门的生产工艺，其特征在于：在步骤三和步骤四之间对气门探伤检测，检测出气门表面的缺陷。

Images