CN107130096A - 用于制造钻孔、构件和燃料喷射器的方法 - Google Patents

用于制造钻孔、构件和燃料喷射器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在燃料喷射器(100)的构件(10)中制造尤其用于处于高压下的压力介质的钻孔(11)的方法，其中，所述钻孔(11)具有通过侵蚀产生的区段(13)，其中，由钢组成的所述构件(10)经受用于硬化所述构件(10)的热处理。

Description

用于制造钻孔、构件和燃料喷射器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造钻孔的方法。本发明还涉及一种构造成燃料喷射器的阀件的构件以及具有该构件的燃料喷射器，在该构件中，所述钻孔根据本发明的方法已经被制造。
背景技术
用于制造钻孔的方法已经由实践中已知。在已知的方法中，在燃料喷射器的阀件中制造具有集成的排流节流部的排流孔。排流孔将在燃料喷射器内部的控制室和低压区域连接，使得通过处于高压下的燃料从控制室中向低压区域方向的通流能够以已知的方式影响或者说控制喷嘴针的运动。排流孔基本包括三个钻孔区段，其中一个区段是构造排流节流部的、具有较小横截面或者说直径的中央钻孔区段，另两个区段是布置在形成排流节流部的钻孔区段的对置侧上的、分别在横截面或者说直径方面增大的钻孔区段。布置在排流节流部两侧的两个钻孔区段由于成本原因通过传统钻孔切削地产生，而构造排流节流部的钻孔区段通过侵蚀来制造。侵蚀具有这样的优点，即因此能够非常精确地制造或者说设定排流节流部的横截面，该横截面对于通过排流节流部的通流是决定性的。在侵蚀情况下可以例如使用根据申请人的DE 10 2005 062 589A1构造的侵蚀装置。接下来通常的是，将面向排流节流部的进入区域或排出区域倒圆，这例如通过液力侵蚀方法来进行。在由现有技术已知的方法中重要的是，为了提高构件或者说阀件的强度需要使该构件或者说阀件经受硬化工艺。这样进行构件或者说阀件的硬化，即由钢组成的构件被加热超过其马氏体温度。在已知的方法中在构造排流孔或者说各个钻孔区段之前进行钻孔的硬化。这是因为通过硬化工艺通常发生形状改变，这些形状改变影响排流通道或者说钻孔区段的横截面或者说几何形状。在此不利的是，在通过侵蚀构造排流节流部时会构成所谓的新硬化区。该新硬化区特征在于非常高的硬度，在钻孔的壁上具有约2μm至3μm厚度的该新硬化区特征为非常高的硬度。新硬化区之所以被构造是因为，阀件材料通过侵蚀首先被熔化并且接下来通过电介质被淬火。在侵蚀工艺之后构造的该新硬化区除具有非常高的硬度外取决于工艺地还具有残余拉应力。该残余拉应力使构件或者说阀件的在新硬化区或者说排流节流部的区域中的强度降低。变困难的还有，排流节流部的区域在构件或者说阀件的强度方面为一个紧要部位。
发明内容
从示出的现有技术触发，本发明所基于的任务在于，这样扩展用于制造根据两个独立方法权利要求前序部分的钻孔的方法，使得构件的在钻孔区域中的强度不被减小。此外，钻孔的几何形状应尽可能少地被影响。
本发明所基于的想法在于，或者通过在制造钻孔时改变方法流程，或者通过设置附加工艺步骤，抵消在用于构型排流节流部的侵蚀之后出现的新硬化区的构造或者说作用。
具体地，根据本发明的第一方法设置，即与现有技术相比互换热处理构件和制造钻孔之间的顺序。换言之，这意味着，根据本发明的第一方法设置，在构造具有排流节流部的钻孔之后才实施构件的硬化。这种方法导致，在侵蚀工艺之后构造出的新硬化区由于紧随其后的热处理或者说硬化工艺而经受880℃奥氏体化温度。这又导致，新硬化区被完全消除。在紧随其后的淬火、低温冷却和回火工艺步骤之后，构件因此具有无新硬化区的钻孔面或者说圆周面，该钻孔面或者说圆周面不再是脆的，而是可延展的并且此外具有较小的残余拉应力。此外，令人惊讶地表明，尽管进行紧随侵蚀工艺的热处理，排流通道或者说排流节流部的几何形状不会改变或者说不会明显改变，使得所设定的通流横截面具有要求的公差。根据本发明的第一方法具有特别的优点：通过仅互换工艺步骤的顺序，不需要明显花费较多时间或者说提高制造费用。因此，相比现有技术可至少近似成本不变地实现根据本发明的方法。
与此相反，原则上根据本发明的替代方法设置，在本身已知的制造工艺后衔接一个附加的热处理，在该已知的制造工艺中，通过在热处理后进行的侵蚀来构造具有排流节流部的钻孔。以回火形式进行的该附加的热处理用于同样平衡硬化区的作用。所述回火引起结构组织的与在先前进行的本发明第一方法中类似的均质化。然而在本发明第二方法中看起来重要的是，在通过侵蚀构造排流节流部和第二回火或者说第二热处理之间的时间尽可能短，例如小于4小时。这是有意义的，因为否则由于较长的等待时间而发生剩余奥氏体稳定化，该剩余奥氏体稳定化会损害通过第二热处理引起的结构组织转变或者说结构组织均质化的效应。
如上面已经提及，通常设置，钻孔在向排流节流部过渡的区域中倒圆或者说倒圆地构造，尤其通过液力侵蚀方法(hydroerosives Verfahren)。该倒圆(也)用于调节节流通流并且例如可以在热处理或者说第二热处理之后接着进行。然而替代地也可考虑，如果能够确保节流通流在倒圆后保持不变，那么该倒圆在马氏体硬化之前或者说在马氏体热处理之前进行。
本发明也包括这样的构件，在该构件中，钻孔根据到目前为止所描述的本发明方法之一已被制造，其中，该构件是燃料喷射器的阀件。
此外可能的是，钻孔(在阀件中)不仅构造成具有排流节流部的排流孔，而且替代地或附加地构造了在输入节流部的区域中的钻孔，或者说构造了构造成输入节流部的钻孔。
由于上面提及的阀件强度减小，根据本发明的方法尤其适合于经受大的力或者液压压力的构件。在此，尤其考虑系统压力大于2000bar的燃料喷射器。
最后，本发明也包括一种具有这样的构件的燃料喷射器，在该构件中已经制造了根据本发明方法的钻孔。
附图说明
从下面对优选实施例的说明中以及根据附图得出本发明的其它优点、特征和细节。
附图示出：
图1穿过简单示出的阀件的纵截面，在该阀件中制造了根据现有技术的具有排流节流部的钻孔，
图2为了阐述根据本发明的、用于在阀件上制造钻孔的第一方法的流程图和
图3为了阐述根据本发明的、用于在阀件上制造钻孔的第二方法的流程图。
在附图中用相同参考标号设置相同元件或具有相同功能的元件。
具体实施方式
图1中简化地示出在其他方面未示出的燃料喷射器100的、由钢组成的阀件10，该燃料喷射阀用作所谓的用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的共轨系统的组成部分。该内燃机是自燃式内燃机，其中，同样存在于阀件10的区域中的系统压力优选大于2000bar。
布置在燃料喷射器100的未示出的壳体内部的阀件10以已知的方式用于控制从所谓控制室排流的燃料进入到燃料喷射器100的低压区域中，以便因此影响喷嘴针的运动。纯示例性地在这种燃料喷射阀100的原理结构和功能方式方面可参考申请人的DE 10 2012219 657A1。
阀件10具有用于燃料排流的排流孔11。排流孔11具有3个钻孔区段12至14，这些钻孔区段沿纵向方向相互连接，并且布置在共同的纵轴线15上。面向控制室的、具有恒定横截面A1的第一钻孔区段12以具有平坦基底17的盲孔形式来构造。第二钻孔区段13居中地从基底17出发，该第二钻孔区段构成排流节流部20。第二钻孔区段13具有小于横截面A1的横截面A2。衔接于第二钻孔区段13上的、具有圆锥形壁区段19的第三钻孔区段14在其圆柱区域中具有横截面A3。第二横截面A2小于其它两个横截面A1和A3，而两个横截面A1和A3可以大小相同。
两个钻孔区段12和14(传统上)通过钻孔切削地构造。与此相对，第二钻孔区段13或者说排流节流部20通过侵蚀来制造。典型地，排流节流部20的直径例如大约在150μm和400μm之间，优选约250μm。与此相对，在两个钻孔区段12和14的区域中的直径在排流节流部20的直径为250μm的情况下约为350μm。
此外可看到，在排流节流部20或者说第二钻孔区段13到直径增大的钻孔区段12和14的过渡区域中构造了各一个通过液力侵蚀方法构造的倒圆区域21。
在现有技术中，为了提高阀件10的刚度，首先进行硬化工艺或者说热处理，在该硬化工艺中阀件10至少被加热到其马氏体温度。
接下来通过侵蚀构造具有所述三个钻孔区段12和14或者排流节流部20的排流孔11。通过侵蚀工艺，排流节流部20的壁具有层厚s约为2μm至3μm的层25，该层被称为新硬化区。该层25会减小阀件10的刚度。
为了避免层25或者说新硬化区的构成或者说为了抵消层25或者说新硬化区，下面首先参考图2的流程图。根据图2的流程图设置，为了制造阀件10或者说为了制造具有排流节流部20的排流孔11，首先在第一步骤101中以已知的方式制造具有排流节流部20的排流孔11。接下来在第二步骤102中对阀件10进行热处理或者说硬化，在该热处理或硬化时该阀件被加热到高于马氏体温度的一温度。在此，倒圆区域21的构造可以或者在第二步骤102之前或者在第二步骤102之后进行。通过在第二步骤102中进行的热处理，在对排流节流部20进行侵蚀之后形成的层25被消除或者说阀件10的结构组织被均质化。
下面参见图3的流程图来阐述用于制造阀件10的替代方法。该替代方法在第一步骤111中首先设置了根据现有技术对阀件10进行的热处理或者说硬化。接下来同样与现有技术类似地在第二步骤112中构造具有排流节流部20的排流孔11。优选，接下来在第三步骤113中构造倒圆区域21。最后紧接着进行第四步骤114，在该第四步骤中阀件10经受以回火形式进行的附加第二热处理。该第二热处理应在时间上尽量紧接着两个步骤112和113之后进行，例如最迟在执行所提及的步骤112,113之后的4小时进行。
在图2和3中提出的方法会引起，层25被抵消，或者说阀件10的材料被均质化，以便抵消由于阀件10的材料的变脆引起的、由于该层25而减小的强度。
到此所述的方法能够以多样的方式进行变换或者说改变，而不偏离本发明的构思。

Claims (11)

1.用于在燃料喷射器(100)的构件(10)中制造尤其用于处于高压下的压力介质的钻孔(11)的方法，其中，所述钻孔(11)具有通过侵蚀产生的区段(13)，其中，由钢组成的所述构件(10)经受用于硬化所述构件(10)的热处理，
其特征为，
在构成所述钻孔(11)之后进行所述热处理。
2.用于在燃料喷射器(100)的构件(10)中制造尤其用于处于高压下的压力介质的钻孔(11)的方法，其中，所述钻孔(11)具有通过侵蚀产生的区段(13)，其中，由钢组成的所述构件(10)经受用于硬化所述构件(10)的热处理，
其特征为，
首先进行用于硬化所述构件(10)的第一热处理，接下来构造所述钻孔(11)，接下来以回火形式进行第二热处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征为，最迟在制造所述钻孔(11)之后的6个小时、优选4个小时执行所述第二热处理。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征为，为了产生硬化，所述构件(10)被加热到高于马氏体温度的一温度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征为，所述钻孔(11)具有至少一个倒圆地构造的区域(21)，其中，所述区域(21)尤其通过液力侵蚀方法来产生。
6.构件(10)，该构件根据权利要求1至5中任一项所述的方法被制造，其特征为，所述构件(10)是所述燃料喷射器(100)的阀件。
7.根据权利6所述的构件，其特征为，所述钻孔(11)构造成排流节流部(20)。
8.根据权利7所述的构件，其特征为，所述钻孔(11)具有带有至少两个大小不同的横截面(A1至A3)的区段(12至14)，其中，所述横截面(A2)在所述排流节流部(20)的区域中最小。
9.根据权利6至8中任一项所述的构件，其特征为，所述钻孔(11)是输入节流部的钻孔。
10.根据权利6至9中任一项所述的构件，其特征为，在所述构件(10)中的所述钻孔(11)经受高于2000bar的系统压力。
11.燃料喷射器(100)，具有根据权利6至10中任一项所述的构件(10)。
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