CN106180722B - 用于制造内燃机的喷射器的喷嘴的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制造内燃机的喷射器的喷嘴的方法，包括：通过加工形成喷嘴胚料，每个喷嘴胚料均具有圆柱形表面、位于圆柱形表面的第一端部处的平面式参考面及从圆锥形表面的第二端部处凸出并具有与平面式参考面正交的纵向轴线的喷嘴头；在平面式参考面上设置保护盘；准备具有封闭的第一端部的容纳管；将喷嘴胚料逐一地插入到容纳管内；在将每个喷嘴胚料插入到容纳管内之后，用金属粉末填充喷嘴头与容纳管的内壁之间的空间；压实金属粉末并从容纳管的第二端部处抽出空气；使容纳管进行热等静压过程的步骤；在横向方向上、沿与保护盘对齐的切割截面切割容纳管，以形成独立的节段；以及对上述节段进行加工，以便在喷嘴头上形成金属覆盖层。

Description

用于制造内燃机的喷射器的喷嘴的方法
技术领域
本发明涉及用于制造内燃机的喷射器的喷嘴的方法。
具体而言，本发明涉及用于制造具有外表面覆盖有耐腐蚀性强的材料层的喷嘴头的、内燃机的喷射器的喷嘴的方法。
背景技术
EP-A-2679323描述了一种用于制造具备金属覆盖层的喷嘴的方法，包括以下步骤：
准备中空的金属本体，该金属本体包括喷嘴头以及包围该喷嘴头的侧壁，以形成中空空间，
使用粉末状的金属覆盖材料来填充该中空空间，
将一列金属本体插入到管体中，
封闭该管体并排出管体内的空气，以及
对该管体进行热等静压(HIP)过程，以便使粉末状的覆盖材料形成与喷嘴头相结合的致密的覆盖层。
随后，对具有被覆盖材料所覆盖的喷嘴头的本体进行加工，在此过程中，除去侧壁和部分覆盖材料，以在喷嘴头的周围留下覆盖层。
这种方法需要制造具有中心核体以及包围该中心核体的外壁的中空本体，以便形成内部空间，该内部空间填充有粉末状的覆盖材料。制造这种类型的中空本体是复杂且昂贵的。在EP-A-2679323中所描述的方法还需要管体与中空本体之间精确地连接，以确保被覆盖的本体关于其中心轴线对称。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于制造内燃机的、具备耐腐蚀材料的覆盖层的喷嘴的方法，该方法与根据现有技术的方法相比更加简单和低廉，并且该方法使得覆盖层的厚度更加均匀。
根据本发明，该目的是通过具有以下特征的方法来实现的。
根据本发明提出了一种用于制造内燃机的喷射器的喷嘴的方法，包括以下步骤：
通过加工的方式而形成喷嘴胚料，每个喷嘴胚料均具有圆柱形表面、位于该圆柱形表面的第一端部处的平面式参考面、以及从该圆柱 形表面的第二端部处凸出并具有与平面式参考面正交的纵向轴线的喷嘴头，
在平面式参考面上设置保护盘，
准备具有封闭的第一端部的容纳管，
将喷嘴胚料逐一地插入到容纳管内，
在将每个喷嘴胚料插入到容纳管内之后，使用金属粉末来填充喷嘴头与容纳管的内壁之间的空间，
压实金属粉末，并从容纳管的第二端部处将空气抽出，
使容纳管进行热等静压过程的步骤，
在横向方向上、沿着与保护盘对齐的切割截面依次切割容纳管，以便形成独立的节段，以及
对节段进行加工，以便在喷嘴头上形成金属覆盖层。
优选地，保护盘是非金属材料的。
优选地，保护盘通过粘合剂层而固定到平面式参考面上。
优选地，保护盘由硼制成。
优选地，喷嘴胚料的圆柱形表面与容纳管的圆柱形内表面相接触。
优选地，金属粉末在相邻的喷嘴胚料之间形成分隔层。
优选地，压实步骤包括通过加压器来压实粉末，以及使容纳管振动。
优选地，该方法包括在容纳管的第二端部内设置适用于粉末的过滤件。
优选地，该方法包括在抽出空气之后，对容纳管的第二端部进行密封。
权利要求形成了相对于本发明而提出的说明的组成部分。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行详细描述，这些附图仅作为非限制实施例而给出，其中：
图1至图18是显示了根据本发明的方法的不同步骤的示意图。
具体实施方式
图1至图18示意性地显示了根据本发明的用于制造内燃机的喷射器的喷嘴的方法的步骤，该喷嘴设置有耐腐蚀材料的覆盖层。
参照图1，该方法的第一步骤包括将圆柱形金属棒10(通常是钢的)切割成多个圆柱段12。
如图2所示，对圆柱段12进行加工，通常是通过车削的方式，以便于形成多个喷嘴胚料14，每个喷嘴胚料14均具有圆柱形表面16、位于圆柱形表面16 的第一端部处的平面式参考面18以及从相反于平面式参考面18的圆柱形表面16 的第二端部处凸出的喷嘴头20。平面式参考面18用作车削加工的参考面，以便使喷嘴头20具有与平面式参考面18精确地正交的纵向对称轴线A。
还可以通过车削并在车床上对该圆柱形条进行切割的方式直接在圆柱形棒 10上获得喷嘴胚料14。平面式参考面18是通过横向切割而形成的，并且与喷嘴头20的纵向对称轴线A精确地正交。
参照图3，在每个喷嘴胚料14的平面式参考面18上均设置有熔化温度高的非金属材料的保护盘。保护盘22例如可由硼或类似的非金属材料制成。保护盘 22的直径与平面式参考面18的直径相等。保护盘22固定到平面式参考面18上，优选地是通过粘合剂层24固定到平面式参考面18上。
参照图4，根据本发明的方法包括准备金属容纳管26，该金属容纳管26在其纵向轴线的方向上拉长。容纳管26的第一端部由金属端盖28封闭，该金属端盖28通过焊接的方式固定到容纳管26上。容纳管26的另一端保持打开。
参照图5，容纳管26以封闭的端部朝下的方式在垂直方向上定向。在容纳管 26的底部设置金属粉末层30。该粉末层30通过剂量控制装置(由31示意性地显示)经容纳管26的开口端部倒入。
然后，如图6所示，将第一个喷嘴胚料14插入到容纳管26内。喷嘴胚料14 的圆柱形表面16与容纳管26的圆柱形内表面相接触，但是这些表面之间不需要精确地连接。第一个喷嘴胚料14的保护盘22留置在被设置到容纳管26的底部的粉末层30上。
在将第一个喷嘴胚料14插入到容纳管26的底部上之后，将可控数量的金属粉末32倒入到容纳管26内。该金属粉末是由耐腐蚀性强的可烧结材料形成的，例如由镍基合金形成。粉末32的量是测量过的，以便填充容纳管26的内壁与喷嘴头20的外表面之间的自由空间，并且还在喷嘴头20的上方形成粉末层。
然后，如图7所示，将之后的喷嘴胚料14插入到容纳管26内，并在每个喷嘴胚料14插入之后将可控数量的粉末32倒入到刚插入的喷嘴胚料14之上。
通过这种方式能形成在容纳管26内对齐的一列喷嘴胚料14，单个喷嘴胚料 14由金属粉末32间隔开。各个喷嘴胚料14留置在下方的粉末层32上，各自的保护盘22防止平面式参考面18与金属粉末32之间相接触。
在将四个到五个一组的喷嘴胚料14插入到容纳管26内之后，通过加压器34 来压实粉末32，优选地在此同时振动容纳管26。
参照图8，在容纳管26内设置了指定数量的喷嘴胚料14之后，在最后的粉末层32上方设置带孔的封闭盘36。
参照图9，在将带孔的盘36设置在最高的粉末层32上方之后，在带孔的盘 36上方倾倒额外的测定数量的粉末，并且通过加压器34来执行进一步压实的步骤。通过在由加压器34进行压实的同时振动容纳管26，能更好地压实粉末32。在压实步骤的过程中振动容纳管26的简单且有效的方法包括在容纳管26的外表面上进行敲打。
参照图10，在压实步骤之后，在容纳管26的上端部内设置棉质过滤件38，并且压缩容纳管26的上端部以机械式地卡住带孔的环36和棉质过滤件38。管的端部的变形并未完全地封闭容纳管26的上端部，而是留下与容纳管26的原直径相比直径较小的通道40。
随后，如图11所示，将容纳管26的通道40连接到抽吸源。棉质过滤件38 能避免粉末32被吸出。在该步骤中，除去了容纳管26内的空气。
然后，如图12所示，进行横向按压以封闭通道40，然后形成密封容纳管26 的上端部的焊缝42。
对如上文中所描述的那样准备好的容纳管26进行热等静压(HIP)过程，在此过程中，容纳管26在3-4小时的持续时间内承受大约1100-1200℃的温度并且承受大约100MPa的等静压力。
如图14所示，在实施了热等静压的方法之后，容纳管26会变形。大部分的粉末32通过烧结而变得致密，并且结合到各自的喷嘴头20的外表面上。保护盘 22防止烧结后的粉末结合到喷嘴胚料14的平面式参考面18上。容纳管26的壁在与喷嘴头20相对应的区域处由于粉末的致密化而变形。在进行热等静压的方法之后可进行退火步骤。
随后，如图15所示，将容纳管26的容纳有带孔的环36、过滤件38以及一部分致密化的粉末的上部42切割下来并且丢弃。如图16所示，在横向方向上沿着多个切割截面44来切割容纳管26的其余部分。切割截面44与各自的保护盘 22对齐。在沿着切割截面44进行切割的过程中，保护盘22与各自的平面式参考面18分离。
在沿着切割截面44进行横向切割之后，能获得多个节段46，每个节段46均具有如图17所示的结构。每个节段46均包括由容纳管26的各个部分形成的外壁48。在外壁48内容纳有喷嘴胚料14，该喷嘴胚料14具有由本体50所覆盖的喷嘴头20，该本体50由粉末32在热等静压过程中烧结而形成。本体50结合到喷嘴头20上，并且结合到外壁48的内表面上。由于在热等静压的过程中，平面式参考面18被保护盘22所覆盖，这防止了平面式参考面18与粉末32相接触，所以喷嘴胚料14具有不带有烧结的覆盖材料的平面式参考面18。通过这种方式，每个节段46的平面式参考面18均与各自的喷嘴头20的纵向轴线A精确地正交。
参照图18，对各个节段46进行加工，通常是进行车削加工，在此过程中，除去了外壁48、喷嘴胚料14的一部分圆柱形表面16以及一部分覆盖本体50。图18示意性地显示了在端部处进行加工的喷嘴胚料14。喷嘴胚料14具有位于喷嘴头20的端部处的耐腐蚀性强的材料的覆盖层52，该覆盖层52结合到喷嘴头 20的外表面上。覆盖层52是由在加工之后留下的本体50部分形成的。喷嘴胚料 14的这种加工采用与在热等静压过程之前用作喷嘴胚料14的初步加工的参考面的同一平面式参考面18作为加工的参考面来进行。这确保了平面式参考面18相对于喷嘴胚料14的纵向轴线A精确地正交。多亏于此，在该加工过程中，能在喷嘴头20周围获得厚度精确地均匀的覆盖层52。
根据本发明的方法相对于根据现有技术的方案是有利的，这是因为根据本发明的方法使用了由于不存在中空部分所以轮廓更加简单的喷嘴胚料，并且该喷嘴胚料是通过更加简单且快速的加工操作而制得的。根据本发明的方法不需要喷嘴胚料与容纳管的内表面之间精确地连接。另外，多亏了在整个过程中，喷嘴胚料保持相同的、既用于初步车削也用于最终的车削的参考面，所以能提高加工精度并且使覆盖层的厚度更加均匀。
当然，在不影响本发明的原理的情况下，结构和实施方案的细节可以相对于描述和显示的那些内容而广泛地变化，并不会因此而背离由随附的权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (9)

1.一种用于制造内燃机的喷射器的喷嘴的方法，包括以下步骤：
通过加工的方式而形成喷嘴胚料(14)，每个喷嘴胚料(14)均具有圆柱形表面(16)、位于所述圆柱形表面(16)的第一端部处的平面式参考面(18)、以及从所述圆柱形表面(16)的第二端部处凸出并具有与所述平面式参考面(18)正交的纵向轴线(A)的喷嘴头(20)，
在所述平面式参考面(18)上设置保护盘(22)，
准备具有封闭的第一端部的容纳管(26)，
将所述喷嘴胚料(14)逐一地插入到所述容纳管(26)内，
在将每个喷嘴胚料(14)插入到所述容纳管(26)内之后，使用金属粉末(32)来填充所述喷嘴头(20)与所述容纳管(26)的内壁之间的空间，
压实所述金属粉末(32)，并从所述容纳管(26)的第二端部处将空气抽出，
使容纳管(26)进行热等静压(HIP)过程的步骤，
在横向方向上、沿着与所述保护盘(22)对齐的切割截面(44)依次切割所述容纳管(26)，以便形成独立的节段(46)，以及
对所述节段(46)进行加工，以便在所述喷嘴头(20)上形成金属覆盖层(52)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护盘(22)是非金属材料的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述保护盘(22)通过粘合剂层(24)而固定到所述平面式参考面(18)上。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述保护盘(22)由硼制成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷嘴胚料(14)的所述圆柱形表面(16)与所述容纳管(26)的圆柱形内表面相接触。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属粉末(32)在相邻的喷嘴胚料(14)之间形成分隔层。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压实步骤包括通过加压器(34)来压实粉末(32)，以及使所述容纳管(26)振动。
8.根据权利要求1所述的方法，包括在所述容纳管(26)的所述第二端部内设置适用于粉末的过滤件(38)。
9.根据权利要求1所述的方法，包括在抽出所述空气之后，对容纳管(26)的所述第二端部进行密封。
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