CS273285B1

CS273285B1 - Material for surface layer of valve stem especially for internal combustion engines

Info

Publication number: CS273285B1
Application number: CS369388A
Authority: CS
Inventors: Ludek Ing Zamyslicky; Vladimir Holpuch
Original assignee: Zamyslicky Ludek; Vladimir Holpuch
Priority date: 1988-05-30
Filing date: 1988-05-30
Publication date: 1991-03-12
Also published as: CS369388A1

Abstract

The solution concerns the field of materials and solves the problem of decrease of valve tendency, especially with combustion engines, to seize during their movement in the guide and problem of their resistance against corrosion from exhaust gases. The gist of the solution lies in the fact that the material that forms the surface layer of the valve shank is made up of nickel and carbon in the dispersion form, while the nickel content is from 95 to 99.9 percent by weight and the carbon content is from 0.1 to 5 percent by weight. The material according to the solution can be used with the valves that are intended to be used for combustion engines, possibly compressors and other machines.<IMAGE>

Description

Vynález se týká materiálu pro povrchovou vrstvu dříku ventilu, zejména pro spalovací motory, tvořeného niklem a uhlíkem v dispersní formě.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a material for a valve stem surface layer, in particular for internal combustion engines, of nickel and carbon in dispersion form.

O známých ventilů pro spalovací motory je mazání mezi dříkem ventilu a vedením zajišťováno olejem z prostoru pod víkem hlavy válce. Olej je vůlí mezi dříkem a vedením nasáván účinkem podtlaku při sání motoru a je problémem zajistit jeho optimální množství. Příliš velké množství oleje mezi dříkem a vedením vede k jeho stékání do spalovacího prostoru, což znamená zvýšenou spotřebu oleje a tvorbu karbonu při jeho spalování ve spalovacím prostoru. Aby k tomuto nedocházelo, používají se ucpávky, které těsní mezi dříkem a vedením. Tím se však konstrukce stává složitou a výrobně náročnější. Naopak malé množství oleje vede k zadření ventilu, zvětšování vůle mezi dříkem a vedením s následným zhoršeným vedením ventilu, jeho nepřesným dosedáním do sedla, což vede ke snížení výkonu motoru. Pro zlepšení kluzných vlastností dříku ventilu bývá tento někdy opatřen vrstvou chrómu. Tím se sice sníží sklon ventilu k zadírání, ale vytvoření chromové vrstvy je drahé (cena chrómu, značná doba vylučování chrómu při pochromování). Navíc chromová vrstva musí být silná řádově desetiny mm, nejčastěji 0,4 až 0,6 mm a musí být po chromování broušena.Of the known valves for internal combustion engines, lubrication between the valve stem and the guide is provided with oil from the space below the cylinder head cover. Oil is sucked between the stem and the guide by suction under the engine intake and it is a problem to ensure an optimal amount. Too much oil between the shaft and the conduit leads to its flow into the combustion chamber, which means increased oil consumption and carbon formation as it burns in the combustion chamber. To avoid this, glands are used that seal between the shaft and the guide. However, this makes the construction complex and more difficult to manufacture. Conversely, a small amount of oil leads to seizure of the valve, increasing the clearance between the stem and the guide, with the consequent deterioration of the valve guide, inaccurate seating in the seat, resulting in reduced engine power. To improve the sliding properties of the valve stem, it is sometimes provided with a chrome layer. This reduces the tendency of the valve to seize, but the formation of a chromium layer is expensive (chrome cost, considerable chromium deposition time in chrome plating). In addition, the chrome layer must be of the order of tenths of a mm, most often 0.4 to 0.6 mm and must be ground after chroming.

Cílem vynálezu je vytvořit materiál povrchové'vrstvy dříku ventilu, který má sníženou náchylnost k zadření i při nepříznivém mazání a který je zároveň odolný vůči korozi vznikající působením výfukových plynů.It is an object of the invention to provide a valve stem surface layer material which has a reduced susceptibility to seizure even under unfavorable lubrication and which is also resistant to corrosion from exhaust gases.

Uvedeného cíle se dosahuje materiálem pro povrchovou vrstvu dříku ventilu, zejména pro spalovací motory, tvořeného niklem a uhlíkem v disperzní formě, přičemž obsah niklu je 95 až 99 % hmot. a obsah uhlíku je 0,1 až 5 % hmot.This object is achieved by a material for the surface layer of the valve stem, in particular for internal combustion engines consisting of nickel and carbon in dispersed form, the nickel content being 95 to 99% by weight. and the carbon content is 0.1 to 5 wt.

Kromě výhod plynoucích přímo z cíle vynálezu přináší materiál podle vynálezu další výhody spočívající zejména v možnosti jeho galvanického nanášení, u kterého je doba vyloučení potřebné tloušťky povrchové vrstvy značně kratší,.než pří nanášení chrómu. Díky malé tloušťce povrchové vrstvy nedochází při její tvorbě ke geometrickým změnám dříku ventilu, čímž není nutná dokončovací operace po galvanickém nanesení. Uhlík v disperzní povrchové vrstvě vytváří vzhledem ke své šesterečně uspořádané atomové mřížce samomaznou vrstvu, která brání zadření ventilu. Galvanická lázeň pro nanesení povrchové vrstvy je vzhledem k ceně niklu a uhlíku levnější, než v případě chrómu. Povrchová vrstva z materiálu podle vynálezu vykazuje také vysokou odolnost vůči opotřebení.In addition to the advantages arising directly from the object of the invention, the material according to the invention brings further advantages, in particular in the possibility of its galvanic deposition, in which the elimination time of the required surface layer thickness is considerably shorter than in the case of chromium deposition. Due to the small thickness of the surface layer, no geometrical changes of the valve stem occur during its formation, which does not require a finishing operation after galvanic deposition. The carbon in the dispersed surface layer forms a self-lubricating layer due to its hexagonally arranged atomic lattice, which prevents the valve from seizing. The plating bath is cheaper than nickel and chromium because of the cost of nickel and carbon. The surface layer of the material according to the invention also exhibits high wear resistance.

Na připojeném-výkresu je znázorněn ventil spalovacího motoru, jehož dřík je opatřen povrchovou vrstvou z materiálu podle vynálezu.The drawing shows an internal combustion engine valve, the stem of which is coated with a material according to the invention.

Ventil 2 je kluzně uložen ve vedení 2 uspořádaném v hlavě 2 válců. Ventil 2 sestává z dříku 2, přechodové části 3_i která sahá až k dosedací ploše ventilu 2 ^do sedla 5, a dále z hlavy 4, jejíž součástí je i zmíněná dosedací plocha. Dřík 2 vyčnívá do prostoru nad hlavu 2 válců a je v této části opatřen drážkami T_ pro klínky ventilu 2· Čelní plocha 10 dříku 2. je ve styku s neznázorněnou plochou vahadla. Dřík 2 a přechodová část 2 ventilu 2 jsou opatřeny galvanicky nanesenou povrchovou vrstvou 2 ° tloušťce 15 ýum.The valve 2 is slidably mounted in a guide 2 arranged in the cylinder head 2. The valve 2 consists of a stem 2, a transition portion 31 which extends as far as the seating surface of the valve 2 ^{into the} seat 5, and a head 4, which also includes the said seating surface. The stem 2 protrudes into the space above the cylinder head 2 and is provided in this part with grooves T for the valve wedges 2. The face 10 of the stem 2 is in contact with the rocker face (not shown). The stem 2 and the transition portion 2 of the valve 2 are provided with a 2 ° galvanically applied surface layer having a thickness of 15 µm.

Materiál povrchové vrstvy 2 3® tvořen niklem a uhlíkem v disperzní formě, přičemž obsah uhlíku je 4 % hmot. a obsah niklu 96 % hmot. Tento materiál zvyšuje v oblasti styku dříku 2 ventilu 2. s vedením odolnost dříku 2 vůči opotřebení a zlepšuje kluzné vlastnosti. Uhlík vzhledem ke své šesterečně uspořádané atomové mřížce vytváří samomaznou vrstvu, která brání zadření ventilu 2· ^s ohledem na zvýšení odolnosti ventilu 2 vůči korozi působením výfukových plynů je vhodné, když uvedenou povrchovou vrstvou 2 je opatřena nejen oblast dříku 2, která je ve styku s vedením, ale dřík 2 celý a přechodová část 2 ventilu 2' jak uvádí znázorněný příklad. Povrchová vrstva 2 potom sahá na jedné straně až k dosedací ploše ventilu 2 do sedla 5 a na druhé straně až k čelní ploše 10 dříku 2, která je ve styku s neznázorněnou plochou vahadla.The surface layer material 23 is nickel and carbon in dispersed form, the carbon content being 4 wt. and a nickel content of 96 wt. This material increases the wear resistance of the stem 2 in the area of contact of the valve stem 2 with the guide and improves the sliding properties. Carbon due to its hexagonal arrangement atomic lattice forms a self-lubricating layer, which prevents jamming of the valve 2 · ^{with a} view to increasing the resistance of the valve 2 against the corrosive action of exhaust gases it is preferred if the said surface layer 2 is provided with not only the area of the shaft 2 which is in contact with but the stem 2 completely and the transition portion 2 of the valve 2 'as shown in the example. The surface layer 2 then extends on one side up to the seating surface of the valve 2 into the seat 5 and on the other side up to the face surface 10 of the shaft 2 which is in contact with the rocker surface (not shown).

Povrchovou vrstvu 2 3^e vhodné nanášet galvanicky při katodové proudové hustotě 10 A/dm², vylučovací rychlostí 50 pm/hod., přičemž katodový výtěžek je 95 %. Dosažená mikrotvrdost povrchové vrstvy 2 je při těchto podmínkách 200 HVm.The surface layer 2 ^e 3 suitable galvanically applied cathodic current density of 10 A / dm ^2, an exclusion rate of 50 pm / hr., Whereby the cathode 95% yield. The achieved microhardness of the surface layer 2 under these conditions is 200 HVm.

Claims

Material for a valve stem surface layer, in particular for internal combustion engines, consisting of nickel and carbon in dispersed form, characterized in that the nickel content is 95 to 99% by weight. and the carbon content is 0.1 to 5 wt.