CN104308164A - 一种粉末冶金气门座圈及其制造方法 - Google Patents

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叶春会
王泽平
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Abstract

本发明提供一种粉末冶金气门座圈，由粉末金属材料制成，其具体成分由优质水雾化纯铁粉、铬钼合金粉末及石墨、硬脂酸锌组成，本发明还提供一种制造粉末冶金气门座圈的方法用粉末冶金熔浸工艺成功制备高性能的粉末冶金气门座圈，本气门座圈的密度、硬度高,耐热、抗热冲击性能优良,机加工性能好，本气门座圈的孔隙度低、孔隙均匀,组织均匀、细小,组织组成好，同时本气门座圈在台架试验中气密性良好、磨损少、与气门匹配良好。使用效果远好于高铬合金铸件,与进口件相当。

Description

一种粉末冶金气门座圈及其制造方法
技术领域
本发明涉及气门圈制造领域，特别是涉及一种粉末冶金气门座圈，还涉及一种制造粉末冶金气门座圈的方法。 
背景技术
随着汽车发动机技术的不断发展,汽车发动机气门座圈工况更加恶劣。加上无铅汽油的普及,气门与气门座圈之间由于没有铅的润滑,原来普遍使用的高铬铸造合金常因过早磨损而无法满足其正常工作。国内采用低合金粉末冶金座圈,因合金成分低、密度低、硬度低、导热和耐热性能差,使其在耐磨、耐蚀、耐热冲击等性能与要求的性能存在一定差距,使用时达不到主机要求的寿命。在国外,由于采用高合金成分,并经熔浸处理,其粉末冶金气门座圈性能优异,并广泛使用在如493Q、491等类型的高性能汽车发动机中。随着这些发动机在国内大规模的推广使用,粉末冶金气门座圈国产化的呼声日益高涨。 
发明内容
本发明提供一种粉末冶金气门座圈，所述气门座圈是由粉末金属材料制成，其具体成分由优质水雾化纯铁粉、铬钼合金粉末及石墨、硬脂酸锌组成。 
使用所述粉末金属材料制造气门座圈的方法，其步骤为: 
(1)将原料在油压机上配半自动模架进行二次加料、二次加压，压制时，先压基体层，并控制基体层密度及高度尺寸，再压熔浸层，并保证熔浸层比理论值过量4％-6％，最后脱模； 
(2)脱模后在氨分解气氛保护下，用推杆式烧结炉进行烧结熔浸，分别通过预烧、烧结、熔浸、预冷，形成毛坯； 
(3)烧结毛坯直接进行机加工，内外面、端锥面进行车削精加工，外圆、 断面最后进行磨加工。 
优选的，所述粉末金属材料元素组成及质量百分比为：C 0.8％-1.2％、Cr2.0％-4.0％、Mo 1.0％-3.0％、Zn 1.0％-2.0％、余量为Fe。 
优选的，所述步骤(1)中基体密度控制在7.12-7.25g/m3，高度控制在0.5-0.7mm。 
优选的，所述步骤(2)中预烧温度为1400-1500℃、烧结温度为1550-1650℃、熔浸温度为1650-1750℃。 
优选的，步骤(3)机加工后，要对成品进行抗热冲击检测，将工件经700℃保温10min后立即淬入冷水，并重复三次，经抛光检验，有无宏观裂纹。 
有益效果：本发明提供一种粉末冶金气门座圈，由粉末金属材料制成，其具体成分由优质水雾化纯铁粉、铬钼合金粉末及石墨、硬脂酸锌组成。用粉末冶金熔浸工艺成功制备高性能的粉末冶金气门座圈，本气门座圈的密度、硬度高,耐热、抗热冲击性能优良,机加工性能好，本气门座圈的孔隙度低、孔隙均匀,组织均匀、细小,组织组成好，同时本气门座圈在台架试验中气密性良好、磨损少、与气门匹配良好。使用效果远好于高铬合金铸件,与进口件相当。 
具体实施方式 
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。 
实施例1 
本发明提供一种粉末冶金气门座圈，所述气门座圈是由粉末金属材料制成，其具体成分由优质水雾化纯铁粉、铬钼合金粉末及石墨、硬脂酸锌组成，粉末金属材料元素组成及质量百分比为：C 0.8％、Cr 2.0％、Mo 1.0％、Zn 1.0％、余量为Fe。 
使用所述粉末金属材料制造气门座圈的方法，其步骤为: 
(1)将原料在油压机上配半自动模架进行二次加料、二次加压，压制时，先压基体层，并控制基体层密度及高度尺寸，再压熔浸层，并保证熔浸层比理论值过量4％％，最后脱模，基体密度控制在7.12g/m3，高度控制在0.5mm； 
(2)脱模后在氨分解气氛保护下，用推杆式烧结炉进行烧结熔浸，分别通过预烧、烧结、熔浸、预冷，形成毛坯，预烧温度为1400℃、烧结温度为1550℃、熔浸温度为1650℃； 
(3)烧结毛坯直接进行机加工，内外面、端锥面进行车削精加工，外圆、断面最后进行磨加工。 
(4)机加工后，对成品进行抗热冲击检测，将工件经700℃保温10min后立即淬入冷水，并重复三次，经抛光检验，有无宏观裂纹。 
实施例2 
门座圈粉末金属材料，其具体成分由优质水雾化纯铁粉、铬钼合金粉末及石墨、硬脂酸锌组成，粉末金属材料元素组成及质量百分比为：C 1％、Cr 3％、Mo 2％、Zn 1.5％、余量为Fe。 
使用所述粉末金属材料制造气门座圈的方法，其步骤为: 
(1)将原料在油压机上配半自动模架进行二次加料、二次加压，压制时，先压基体层，并控制基体层密度及高度尺寸，再压熔浸层，并保证熔浸层比理论值过量5％，最后脱模，基体密度控制在7.21g/m3，高度控制在0.6mm； 
(2)脱模后在氨分解气氛保护下，用推杆式烧结炉进行烧结熔浸，分别通过预烧、烧结、熔浸、预冷，形成毛坯，预烧温度为1450℃、烧结温度为1600℃、熔浸温度为1700℃； 
(3)烧结毛坯直接进行机加工，内外面、端锥面进行车削精加工，外圆、断面最后进行磨加工。 
(4)机加工后，对成品进行抗热冲击检测，将工件经700℃保温10min后立即淬入冷水，并重复三次，经抛光检验，有无宏观裂纹。 
实施例3 
气门座圈是粉末金属材料，其具体成分由优质水雾化纯铁粉、铬钼合金粉末及石墨、硬脂酸锌组成，粉末金属材料元素组成及质量百分比为：C 1.2％、Cr 4.0％、Mo 3.0％、Zn 2.0％、余量为Fe。 
使用所述粉末金属材料制造气门座圈的方法，其步骤为: 
(1)将原料在油压机上配半自动模架进行二次加料、二次加压，压制时，先压基体层，并控制基体层密度及高度尺寸，再压熔浸层，并保证熔浸层比理论值过量6％，最后脱模，基体密度控制在7.25g/m3，高度控制在0.7mm； 
(2)脱模后在氨分解气氛保护下，用推杆式烧结炉进行烧结熔浸，分别通过预烧、烧结、熔浸、预冷，形成毛坯，预烧温度为1500℃、烧结温度为1650℃、熔浸温度为1750℃； 
(3)烧结毛坯直接进行机加工，内外面、端锥面进行车削精加工，外圆、断面最后进行磨加工。 
(4)机加工后，对成品进行抗热冲击检测，将工件经700℃保温10min后立即淬入冷水，并重复三次，经抛光检验，有无宏观裂纹。 
  烧结硬度HRC 密度 气密性
实施例1 43 7.51g/m3 优
实施例2 45 7.63g/m3 优
实施例3 42 7.46g/m3 优
根据上述表格三组数据对比，实行实施例2的参数时，气门座圈的烧结硬度和密度高、气密性优，此时更有利于气门圈的生产。 
本发明提供一种粉末冶金气门座圈，由粉末金属材料制成，其具体成分由优质水雾化纯铁粉、铬钼合金粉末及石墨、硬脂酸锌组成。用粉末冶金熔浸工艺成功制备高性能的粉末冶金气门座圈，本气门座圈的密度、硬度高,耐热、抗热冲击性能优良,机加工性能好，本气门座圈的孔隙度低、孔隙均匀,组织均匀、细小,组织组成好，同时本气门座圈在台架试验中气密性良好、磨损少、与气门匹配良好。使用效果远好于高铬合金铸件,与进口件相当。 
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利 保护范围内。 

Claims (6)

1.一种粉末冶金气门座圈，其特征在于，所述气门座圈是由粉末金属材料制成，其具体成分由优质水雾化纯铁粉、铬钼合金粉末及石墨、硬脂酸锌组成。
2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金气门座圈，其特征在于，所述粉末金属材料元素组成及质量百分比为：C 0.8%-1.2%、Cr 2.0%-4.0%、Mo 1.0%-3.0%、Zn 1.0%-2.0%、余量为Fe。
3. 一种制造权利要求1或2所述粉末冶金气门座圈的方法，其特征在于，其步骤为:
(1)将原料在油压机上配半自动模架进行二次加料、二次加压，压制时，先压基体层，并控制基体层密度及高度尺寸，再压熔浸层，并保证熔浸层比理论值过量4%-6%，最后脱模；
（2）脱模后在氨分解气氛保护下，用推杆式烧结炉进行烧结熔浸，分别通过预烧、烧结、熔浸、预冷，形成毛坯；
（3）烧结毛坯直接进行机加工，内外面、端锥面进行车削精加工，外圆、断面最后进行磨加工。
4. 根据权利要求3所述的一种制造粉末冶金气门座圈的方法，其特征在于，所述步骤（1）中基体密度控制在7.12-7.25g/m3，高度控制在0.5-0.7mm。
5. 根据权利要求2所述的一种制造粉末冶金气门座圈的方法，其特征在于，所述步骤（2）中预烧温度为1400-1500℃、烧结温度为1550-1650℃、熔浸温度为1650-1750℃。
6. 根据权利要求2所述的一种制造粉末冶金气门座圈的方法，其特征在于，步骤（3）机加工后，要对成品进行抗热冲击检测，将工件经700℃保温10min后立即淬入冷水，并重复三次，经抛光检验，有无宏观裂纹。
 
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