CN104630659B - 一种替代燃料发动机的气门座圈 - Google Patents
一种替代燃料发动机的气门座圈 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104630659B CN104630659B CN201510060169.0A CN201510060169A CN104630659B CN 104630659 B CN104630659 B CN 104630659B CN 201510060169 A CN201510060169 A CN 201510060169A CN 104630659 B CN104630659 B CN 104630659B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- content
- valve retainer
- valve
- seat ring
- valve seat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 11
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 6
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 35
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 29
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
本发明涉及一种替代燃料发动机的气门座圈，其化学成份（重量百分比）为：C含量0.8%‑1.2%，Si含量0.8%‑1.2%，Mn含量0.4%‑0.7%，S含量0.6%‑0.9%，Ni含量5%‑7%，Cr含量4%‑6%，Mo含量10%‑15%，Co含量22%‑27%，余量为Fe；该气门座圈采用粉末冶金的加工方法，在真空环境中进行，加工过程中采用两次压制、两次烧结的制作工艺。本发明是一款高耐磨性、高耐热性、高耐腐蚀性的气门座圈，而且还能保证气门座圈与气门的良好匹配性，同时该高强度的气门座圈材料具有良好的切削性不会造成机加工成本过高。本发明硬质粒子的含量达到了45%左右，是一款高强度的气门座圈能满足各种替代燃料使用。
Description
技术领域
本发明属于汽车发动机技术领域，涉及一种替代燃料发动机的气门座圈。
背景技术
近年来，由于大气污染和石油资源匮乏，这就要求不断减少来自机动车的有害排放和增加使用替代燃料，所以很多国家都在使用替代燃料来替代汽油、柴油燃料，目前比较广泛使用的替代燃料为天然气、甲醇、乙醇等燃料，这些替代燃料是以后可再生能源的发展方向，所以需要开发高强度气门座圈来满足替代燃料发动机使用。
替代燃料的使用对发动机气门座圈来说的使用环境更加恶劣，一方面是没有汽油潜热所引起的冷却效果，故气门座圈温度较高，二是燃料中没有可充当润滑剂的胶质成分，润滑条件差，三是燃料带来的腐蚀磨损，气门座圈在上述环境条件下易造成气门座圈磨损还会造成相匹配的气门异常磨损及开裂，导致气门漏气，进而产生发动机抖动、冷启动不良等故障现象，引起客户抱怨，给公司声誉带来恶劣影响。
现有的替代燃料气门座圈材料是一种渗铜材料，目的是通过添加铜元素增加气门座圈的热传导性，但是替代燃料发动机气门与气门座圈之间的工作环境比普通燃料更恶劣，尤其是润滑条件差，铜容易在干磨损的情况下产生塑性流动导致气门座圈材料粘附在气门密封面上会加剧气门与气门座圈之间的磨损，进而引起气门与气门座圈之间密封失效。还有就是现有替代燃料气门座圈材料硬质粒子的含量较低一般在20%左右，硬质粒子含量低在使用天然气等燃料时耐磨性很难满足要求。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种替代燃料发动机的气门座圈。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种替代燃料发动机的气门座圈，其特征在于：气门座圈的化学成份（重量百分比）为：C含量0.8%-1.2%，Si含量0.8%-1.2%，Mn含量0.4%-0.7%，S含量0.6%-0.9%，Ni含量5%-7%，Cr含量4%-6%， Mo含量10%-15%，Co含量22%-27%，余量为Fe。
优选的，气门座圈的化学成份（重量百分比）为：C含量1%，Si含量0.9%，Mn含量0.5%，S含量0.7%，Ni含量6%，Cr含量5%， Mo含量12%，Co含量23%，余量Fe。
进一步，气门座圈采用粉末冶金的加工方法制成。
进一步，气门座圈粉末冶金加工过程中采用两次压制、两次烧结的制作工艺。
进一步，气门座圈粉末冶金加工过程在真空环境中进行。
该替代燃料发动机的气门座圈具有以下有益效果：
（1）本发明中，气门座圈材料含有一定量的Co、Mo、Cr、Ni元素，该元素的初始氧化温度较低，易在早期形成氧化物，该氧化物会在气门座圈密封面形成一层氧化物薄膜，增加气门与气门座圈的自润滑性，能够减少气门与气门座圈之间的磨损,同时Co-Mo-Cr系硬质粒子相比现有Cr-W-C系硬质粒子的动摩擦系数较低，Co-Mo-Cr系硬质粒子耐磨性要优于现有Cr-W-C系硬质粒子。
（2）本发明中的气门座圈材料Co-Mo-Cr系硬质粒子的含量达到了40%左右，与现有技术相比，提高了耐磨性、提高了硬质粒子的含量，硬质粒子含量较高具有较高的耐磨性能抵抗气门的较大冲击力，同时该气门座圈材料硬质粒子的含量处于比较合理的范围，不会引起过饱和状态，导致一方面成型性较差，一方面气门座圈强度会出现下降趋势。
（3）本发明中的气门座圈材料不含有Cu元素，因为替代燃料尤其是天然气燃料，气门与气门座圈之间相当于是零润滑，Cu元素易在气门冲击下产生塑性流动形成颗粒粘在气门密封面上，会加剧气门与气门座圈之间的磨损，进而引起气门与气门座圈之间密封失效。
（4）本发明中的气门座圈材料含有S、Mn元素，该元素会在制作过程中产生MnS，它不仅是一个机加工助剂能保证良好的机加工工艺性，还具有一定的自润滑性能够改善气门与气门座圈之间的磨损。
（5）本发明气门座圈采用粉末冶金的加工方法，加工过程中采用两次压制、两次烧结的制作工艺。本发明制作方法属于烧结锻造工艺制作方法，一方面提高座圈的成型性，一方面提高材料的密度、强度、硬度保证气门座圈具有较高的耐磨性，同时能够抵抗气门的冲击力及侧向力等。
附图说明
图1：部分Co-Mo-Cr系和Cr-W-C系金属的初始氧化温度对比图；
图2：部分Co-Mo-Cr系和Cr-W-C系金属氧化物的摩擦系数对比图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明做进一步说明：
一种替代燃料发动机的气门座圈，其化学成份（重量百分比）为：C含量0.8%-1.2%，Si含量0.8%-1.2%，Mn含量0.4%-0.7%，S含量0.6%-0.9%，Ni含量5%-7%，Cr含量4%-6%， Mo含量10%-15%，Co含量22%-27%，余量为Fe。
本发明气门座圈材料硬质粒子含量较高，硬质粒子含量高成型性相比较差，所以本发明气门座圈采用粉末冶金的加工方法，加工过程中采用两次压制、两次烧结的制作方法。本发明制作方法属于烧结锻造工艺制作方法，一方面提高座圈的成型性，一方面提高材料的密度、强度、硬度保证气门座圈具有较高的耐磨性，同时能够抵抗气门的冲击力及侧向力等。为了改善烧结条件，该气门座圈粉末冶金的加工过程是在真空中进行的。
实施例1：
替代燃料发动机的气门座圈，其化学成份（重量百分比）为：C含量1%，Si含量0.9%，Mn含量0.5%，S含量0.7%，Ni含量6%，Cr含量5%， Mo含量12%，Co含量23%，余量Fe。
该气门座圈采用粉末冶金的加工方法，在真空环境中进行，加工过程中采用两次压制、两次烧结的制作工艺。
本发明中为了改善气门座圈材料的耐磨性、自润滑性，改进了硬质颗粒的类型并增加了硬质粒子的含量，硬质粒子材料由现有的Cr-W-C系改为具有高强度和润滑性能的Co-Mo-Cr系材料，与Cr-W-C系相比，Co-Mo-Cr系硬质粒子具有较小的动摩擦系数和较好的自润滑性能，如图1所示Co、Mo、Cr元素的初始氧化温度较低，所以发动机启动气门座圈温度升高时，Co-Mo-Cr系硬质粒子能在早期在气门座圈密封面上形成一层氧化物薄膜，增加气门与气门座圈之间的润滑性，能够降低气门与气门座圈之间的磨损，同时如图2所示Co-Mo-Cr系硬质粒子与Cr-W-C系硬质粒子相比的动摩擦系数更低，所以Co-Mo-Cr系硬质粒子耐磨性优于现有Cr-W-C系硬质粒子。
本发明中为了提高耐磨性提高了硬质粒子的含量，其中Co、Mo、Cr、Ni元素的重量百分含量分别为22-27%、10-15%、4-6%、5-7%，可以看出Co-Mo-Cr系硬质粒子的含量达到了45%左右，现有材料硬质粒子含量一般为20%左右，硬质粒子含量较高具有较高的耐磨性能抵抗气门的较大冲击力，同时该气门座圈材料硬质粒子的含量处于比较合理的范围，若是含量再高会引起过饱和状态，导致一方面成型性较差，一方面气门座圈强度会出现下降趋势。本发明中不含有Cu元素，在使用天然气等燃料时，由于气门与气门座圈间润滑性较差，Cu材料较软容易产生塑性流动，塑性流动后气门座圈材料会粘附到气门密封面上加剧气门与气门座圈之间的磨损，所以本发明气门座圈材料不含Cu元素。
本发明气门座圈由于硬质粒子含量较高，所以机加工工艺性较差，所以为了提高切削性能，加入了一定量的S、Mn元素，该元素会在制作过程中产生MnS，一方面改善切削性能，一方面MnS还具有自润滑性。
为了验证本发明的气门座圈材料耐磨性要优于市场的现有替代燃料气门座圈材料，针对两款材料安排了气门座圈磨耗对比试验，试验温度选用了2500、3000、3500三种温度，试验时间4h，凸轮转速3000rpm，加热设备LPG燃烧器，气门选用同一厂家、同一表面处理、同一批次气门，试验结果如下：
对应250℃、300℃、350℃三种试验温度下，发明材料的气门座圈磨损量、气门磨损量、总磨损量分别小于现有气门座圈的磨损量、气门磨损量、总磨损量，所以可以得出本发明材料座圈耐磨性明显优于现有气门座圈材料。
同时可以看出在250℃、300℃、350℃三种试验温度下，本发明气门座圈磨损量和对应的气门磨损量明显小于现有气门座圈磨损量和对应的气门磨损量，所以可以得出本发明气门座圈材料与气门的匹配性要优于现有气门座圈材料。
在250℃、300℃、350℃三种试验温度下,本发明气门座圈磨损量分别为51πm、42πm、35πm,可以看出随着温度升高本发明气门座圈的磨损量呈下降趋势，通过对试验后气门座圈密封带表面进行电镜扫描分析，温度升高时气门座圈表面形成的氧化物数量比温度低时数量多及结合座圈磨耗试验的结果，说明本发明气门座圈材料在温度升高时在气门座圈表面形成了较多的氧化物薄膜，能够改善气门座圈与气门之间的润滑，进而降低气门座圈与气门之间的磨损。通过电镜扫描检查了现有气门座圈密封带表面的情况发现表面形成的氧化物较少，所以温度升高时由于气门座圈与气门之间润滑条件较差磨损呈上升趋势。
本发明的气门座圈材料是一款适用于替代燃料发动机的高强度气门座圈材料，该气门座圈材料能够解决目前替代燃料发动机的气门座圈异常磨损质量问题。
本发明是一款高耐磨性、高耐热性、高耐腐蚀性的气门座圈，而且还能保证气门座圈与气门的良好匹配性，同时该高强度的气门座圈材料具有良好的切削性不能造成机加工成本过高。本发明为了提高耐磨性，硬质粒子的含量达到了45%，是一款高强度的气门座圈能满足各种替代燃料使用。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种替代燃料发动机的气门座圈，其特征在于：气门座圈的化学成份（重量百分比）为：C含量0.8%-1.2%，Si含量0.8%-1.2%，Mn含量0.4%-0.7%，S含量0.7%-0.9%，Ni含量5%-7%，Cr含量5%-6%， Mo含量12%-15%，Co含量22%-27%，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的替代燃料发动机的气门座圈，其特征在于：气门座圈的化学成份（重量百分比）为：C含量1%，Si含量0.9%，Mn含量0.5%，S含量0.7%，Ni含量6%，Cr含量5%，Mo含量12%，Co含量23%，余量Fe。
3.根据权利要求1或2所述的替代燃料发动机的气门座圈，其特征在于：气门座圈采用粉末冶金的加工方法制成。
4.根据权利要求3所述的替代燃料发动机的气门座圈，其特征在于：气门座圈粉末冶金加工过程中采用两次压制、两次烧结的制作工艺。
5.根据权利要求3所述的替代燃料发动机的气门座圈，其特征在于：气门座圈粉末冶金加工过程在真空环境中进行。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510060169.0A CN104630659B (zh) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | 一种替代燃料发动机的气门座圈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510060169.0A CN104630659B (zh) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | 一种替代燃料发动机的气门座圈 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104630659A CN104630659A (zh) | 2015-05-20 |
| CN104630659B true CN104630659B (zh) | 2017-01-18 |
Family
ID=53209900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510060169.0A Active CN104630659B (zh) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | 一种替代燃料发动机的气门座圈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104630659B (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105414553A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-03-23 | 安徽顺驰电缆有限公司 | 一种气门座圈及其制造方法 |
| CN106567005A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-04-19 | 安徽恒均粉末冶金科技股份有限公司 | Cng发动机粉末冶金气门座圈 |
| CN106868419A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-06-20 | 江苏智造新材有限公司 | 粉末冶金质汽车自动变速箱驻车齿轮及其制备方法 |
| CN107385361A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-11-24 | 安徽白兔湖粉末冶金有限公司 | 耐高温磨损气门座圈及其制备方法 |
| CN107842435A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-03-27 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 缸内直喷汽油机的高滚流进气道 |
| CN107790713A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-13 | 南京理工大学 | 一种汽车后视镜底座关键零件及其粉末冶金制备方法 |
| CN108868941B (zh) * | 2018-06-27 | 2020-04-17 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 醇类燃料发动机气门座圈及其制造方法、醇类燃料发动机、汽车 |
| CN109434093A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-03-08 | 广州市光铭金属制品有限责任公司 | 一种用于粉末冶金零部件的温压成型工艺 |
| CN112247140B (zh) * | 2020-09-25 | 2021-08-27 | 安庆帝伯粉末冶金有限公司 | 一种耐高温耐磨损粉末冶金气门座圈材料及其制造方法 |
| CN112522606A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-19 | 安庆帝伯粉末冶金有限公司 | 一种镶嵌式粉末冶金气门座圈材料 |
| CN113549845A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-10-26 | 安徽森拓新材料有限公司 | 一种高性能粉末冶金气门座圈材料 |
| CN115323279B (zh) * | 2022-06-30 | 2023-09-15 | 安庆帝伯粉末冶金有限公司 | 一种水蒸气处理的硬质合金气门座圈材料及其制作工艺 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10102220A (ja) * | 1996-09-25 | 1998-04-21 | Mitsubishi Materials Corp | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブシート |
| JPH11209855A (ja) * | 1998-01-26 | 1999-08-03 | Mitsubishi Materials Corp | 高面圧付加条件下ですぐれた耐摩耗性を発揮するＦｅ基焼結合金製バルブシート |
| JP3928782B2 (ja) * | 2002-03-15 | 2007-06-13 | 帝国ピストンリング株式会社 | バルブシート用焼結合金の製造方法 |
| CN101358548A (zh) * | 2008-08-20 | 2009-02-04 | 陈涛 | 汽车发动机气门座圈 |
| KR101316474B1 (ko) * | 2011-09-19 | 2013-10-08 | 현대자동차주식회사 | 엔진밸브시트 및 그 제조방법 |
| CN102994917B (zh) * | 2012-12-11 | 2015-07-15 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 合金材料、气门座圈及其制备方法、气门座圈的安装方法 |
| CN103589967B (zh) * | 2013-10-23 | 2016-08-31 | 安徽金亿合金新材料有限公司 | 一种含稀土粉末冶金天然气发动机气门座圈 |
-
2015
- 2015-02-05 CN CN201510060169.0A patent/CN104630659B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104630659A (zh) | 2015-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104630659B (zh) | 一种替代燃料发动机的气门座圈 | |
| CN104399966B (zh) | 一种含纳米Fe粉末冶金气门座 | |
| JP3848233B2 (ja) | 粉末金属弁ガイド | |
| US8216338B2 (en) | Bearing having improved consume resistivity and manufacturing method thereof | |
| CN102808850B (zh) | 一种滑动轴承 | |
| CN112831729B (zh) | 一种高导热耐磨损的气门导管材料及其制作工艺 | |
| JPH03502216A (ja) | 銅ベースの焼結材料、その用途並びに該焼結材料から成形部材を製造する方法 | |
| CN108868941B (zh) | 醇类燃料发动机气门座圈及其制造方法、醇类燃料发动机、汽车 | |
| CN107338398A (zh) | 耐高温磨损气门导管及其制备方法 | |
| CN108698130A (zh) | 烧结阀座 | |
| Singh et al. | Effect of ZnO nanoparticles concentration on the friction and wear behaviour of Mahua oil | |
| CN113046650A (zh) | 一种气门导管材料及气门导管的制备方法 | |
| CN107099754A (zh) | 一种天然气发动机气门导管材料 | |
| CN110076343A (zh) | 一种多孔含油双金属减磨自润滑轴承烧结工艺 | |
| CN112522606A (zh) | 一种镶嵌式粉末冶金气门座圈材料 | |
| CN107262724B (zh) | 一种天然气和汽油双燃料发动机气门导管材料 | |
| JP7069800B2 (ja) | 焼結体用硬質粒子粉末 | |
| CN109777574A (zh) | 一种降低机油消耗量的柴油机油组合物及制作方法 | |
| CN109576602A (zh) | 一种汽车发动机粉末冶金气门座 | |
| Kawata et al. | Recent trends in heat resistant/wear resistant sintered alloys | |
| CN201771968U (zh) | 双硬锡镀层轴瓦 | |
| Das et al. | Applications of Tribology on Engine Performance | |
| CN111570790A (zh) | 一种pok三层复合自润滑材料及其制备工艺 | |
| KR20110100229A (ko) | 베어링 재료 | |
| KR20120125818A (ko) | 기체연료 자동차용 밸브시트의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |