FI80129B - Foerfarande foer framstaellning av en termiskt och mekaniskt hoegt belastbar och mot korrosion skyddad gastvaovaegsventil foer en med tung braennolja driven foerbraenningsmotor. - Google Patents

Description

Menetelmä suurta termistä ja mekaanista rasitusta kestävän ja korroosiolta suojatun kaasunvaihtoventtiilin valmista miseksi raskasöljykäyttöistä polttomoottoria varten 1 80129 5 Keksinnön kohteena on menetelmä suurta termistä ja mekaanista rasitusta kestävän ja korroosiolta suojatun kaasunvaihtoventtiilin valmistamiseksi raskasöljykäyttöistä polttomoottoria varten, jonka venttiilinlautaseen muodostetaan armeerattu venttiilinistukka siten, että ympäröivään 10 syvennykseen sovitettu, edullisesti nikkeli- tai koboltti-valtaista superseosta oleva armeerausmateriaali liitetään sulatusmenetelmällä venttiilin perusaineeseen ja tähän ar-meerauskerrokseen hiotaan sitten ulkopuolelle venttiilin-istukkapinta ja venttiilinlautasen kehäpinta.

15 Tämä menetelmä tunnetaan julkaisun "Lasers In Modern

Industry", 1979, sivuilla 128 - 134 olevasta artikkelista "High Power Laser Surface Treatment". Kaasunvaihtoventtiilin armeeraus on siinä esitetty kappaleissa "Valve Cladding" ja "Valve Alloying" sekä kuvissa 4-8. Siinä liitetään 20 kaasunvaihtoventtiilin venttiilinlautasen ympäri ulottuvassa syvennyksessä oleva armeerausmateriaali suurteholaserin avulla venttiilin perusaineeseen, jolloin armeerausmateriaali sulaa liitoskohdassa venttiilin perusaineeseen kiinni. Sulamisvyöhyke on kuitenkin vain muutamia millimetrin 25 tuhannesosia. Armeerausmateriaalin verrattain tiiviistä kiinnittymisestä huolimatta venttiilin perusmateriaaliin tapahtuu tällä tavalla valmistetussa kaasunvaihtoventtii-lissä syöpymistä, kun sitä käytetään raskasöljykäyttöisessä polttomoottorissa, ja tällöin esiintyy sekä märkäkorroosio-30 ta että kuumakorroosiota, erityisesti ns. veitsikorroosio-ta, kummassakin ulkopuolisessa ympäri ulottuvassa armeerausmateriaalin ja venttiilin perusaineen liitoskohdassa.

Keksinnön tarkoituksena on sen vuoksi saada aikaan menetelmä suurta termistä ja mekaanista rasitusta kestävän 35 sekä korroosiolta suojatun kaasunvaihtoventtiilin valmis tamiseksi raskasöljykäyttöistä polttomoottoria varten, 2 80129 jonka avulla kaasunvaihtoventtiili voidaan suojata mootto-rikäytössä siten, että vältytään olennaiselta osin veitsi-korroosiolta kummassakin ulkopuolisessa, venttiilinlautasen ympäri ulottuvassa liitoskohdassa armeerausmateriaalin ja 5 venttiilin perusaineen välillä eivätkä raskasöljyn palamis-jätteiden kuumakorroosiovaikutus moottorin käytön aikana ja raskasöljyjätteiden ja raskasöljyn aineosien märkäkorroo-siovaikutus moottorin seistessä pysty enää turmelemaan venttiilin perusaineen ja venttiilinistukan muodostavan 10 armeerausmateriaalin välistä liitosta.

Tämä tehtävä voidaan keksinnön mukaan ratkaista kahdella eri menetelmällä, ensinnäkin patenttivaatimuksen 1 mukaisesti siten, että venttiilinistukkapinnan ja venttiilinlautasen kehäpinnan hionnan jälkeen sulatetaan ulkopin-15 nan ympäri ulottuvat saumakohdat venttiilin perusaineen ja armeerausmateriaalin väliltä suunnatulla kuumennuksella rajatulta alueelta, jotta saadaan aikaan kaksi venttiilinlautasen ympäri ulottuvaa suojakerrosta, tai patenttivaatimuksen 2 tunnusmerkkiosassa esitetyllä tavalla siten, että 20 venttiilinistukkapinnan ja venttiilinlautasen kehäpinnan hionnan jälkeen tuodaan venttiilinlautasen kummankin ympäri ulottuvan saumakohdan päälle, jotka muodostuvat armeerausmateriaalin ja venttiilin perusaineen välille, sivusuunnassa rajoitettu armeerausmateriaalia oleva kerros ja kum-25 pikin näistä kerroksista sulatetaan sitten liitoskohdassa olevan aineyhdistelmän kanssa suunnatulla kuumennuksella, jotta saadaan aikaan kaksi venttiilinlautasen ympäri ulottuvaa suojakerrosta.

Tämän menetelmän edullisia yksityiskohtia on määri-30 telty alivaatimuksissa.

Riippumatta siitä, kumman menetelmän mukaan kaasunvaihtoventtiili suojataan korroosiovaikutukselta, syntyy rajatulla alueella tapahtuvan sulamisen ansiosta venttii-lautaseen kaksi ympäri ulottuvaa sulamisvyöhykettä, joiden 35 vuoksi venttiilinistukan muodostavan armeerausmateriaalin il 3 ja venttiilin perusaineen väliset saumakohdat eivät ulotu venttiilinlautasen ulkopintaan. Sulamisvyöhyke muodostaa tällöin verrattain leveän, ympäri ulottuvan peitteen venttiilin perusaineen ja venttiilinistukan muodostavan arraee-5 rausmateriaalin väliselle saumakohdalle.

Seuraavassa keksinnön mukaisia menetelmiä selostetaan lähemmin piirustusten avulla.

Kuvio 1 esittää raskasöljykäyttöisen polttomoottorin kaasunvaihtoventtiiliä, kun venttiilinistukan muodostava 10 armeerausmateriaali on sovitettu paikalleen.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista kaasunvaihtovent-tiiliä, kun venttiilinlautanen on hiottu venttiilinistukan armeerauksen kohdalta muotoonsa.

Kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaista kaasunvaihtovent-15 tiiliä/kun sille on suoritettu jälkikäsittely ensimmäisellä keksinnön mukaisella menetelmällä.

kuvio 4 esittää kuvion 2 mukaista kaasunvaihtoventtiiliä toisen keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäisen vaiheen jälkeen.

20 Kuvio 5 esittää kuvion 4 mukaista kaasunvaihtovent tiiliä toisen keksinnön mukaisen menetelmän toisen vaiheen jälkeen.

Aluksi on syytä mainita, että kuvioissa esitetty kaasunvaihtoventtiili voi olla sekä raskasöljykäyttöisen 25 polttomoottorin poistoventtiili että imuventtiili. Vaikka imuventtiiliin ei kohdistukaan niin suurta termistä rasitusta kuin poistoventtiiliin, on se kuitenkin jälkimmäisen tapaan moottorin käytön aikana alttiina raskasöljyn pala-misjätteiden kuumakorroosiovaikutukselle ja moottorin seis-30 tessä raskasöljyjätteiden ja raskasöljyn aineosien märkä-korroosiovaikutukselle.

Kussakin kuviossa on näkyvissä vain osa muuten esittämättä jätetyn kaasunvaihtoventtiilin venttiilinlautasesta 1. Armeeratun venttiilinistukan saamiseksi venttiilinlauta-35 seen 1 muodostetaan venttiilinlautaseen 1 ensiksi ympäri 4 80129 ulottuva syvennys 2. Tähän ympäri ulottuvaan syvennykseen 2 sovitetaan sitten nikkeli- tai kobolttivaltaista super-seosta oleva armeerausmateriaali ja liitetään venttiilin perusaineeseen sulatusmenetelmällä. Tämä tapahtuu käyttä-5 mällä plasmahitsaustekniikkaa tai suurteholaserin avulla. Tämän vaiheen jälkeen on venttiilinlautasessa 1 - kuten kuviosta 1 voidaan nähdä - ympäri ulottuva, syvennyksen 2 kokonaan täyttävä armeerausmateriaalikerros 3, joka on kiinnittynyt venttiilin perusaineeseen.

10 Tämä kiinteä liitos syntyy siten, että armeeraus materiaali sulaa sulatusmenettelyn takia ympäri ulottuvan syvennyksen 2 pohjalla olevalta rajavyöhykkeeltä hienoisesti (muutamia millimetrin sadasosia) kiinni venttiilin perusaineeseen ja diffundoituu siihen.

15 Tämän jälkeen venttiilinlautanen 1 työstetään lo pulliseen muotoonsa, jolloin - kuten kuviosta 2 voidaan nähdä - poistamalla osa armeerausmateriaalikerrosta 3 hiotaan tähän kartiomainen venttiilinistukkapinta 4 ja lieriömäinen venttiilin kehäpinta 5.

20 Tällainen kaasunvaihtoventtiili on tähän asti otettu näin käsiteltynä käyttöön raskasöljykäyttöisessä polttomoottorissa. Korroosiovaikutuksen takia on ulkopinnan ympäri ulottuvissa saumakohdissa - katso nuolet 6 ja 6 kuviossa 2 - armeerausmateriaalin 3 ja venttiilin perusaineen 25 välisessä liitoksessa havaittu tapahtuvan korroosiota. Tämä korroosio tulee näkyviin rakona, joka käyttöajan pidetessä suurenee ja voi pahimmassa tapauksessa johtaa kaasunvaihto-venttiilin mekaanisen käyttörasituksen vaikutuksesta ar-meerausmateriaalikerroksen 3 irtoamiseen.

30 Näiden epäedullisten vaikutusten välttämiseksi ja kaasunvaihtoventtiilin suojaamiseksi raskasöljyn palamis-jätteiden ja raskasöljyn aineosien ulkopinnan ympäri ulottuvissa saumakohdossa 6 ja 7 aiheuttamilta syövyttäviltä vaikutuksilta suoritetaan kaasunvaihtoventtiilille keksin-35 nön mukaan jälkikäsittely, jossa voidaan käyttää kahta eri menetelmää.

5 80129

Ensimmäisen keksinnön mukaisen menetelmän mukaan venttiilinistukkapinnan 4 ja venttiilinlautasen kehäpinnan 5 hionnan jälkeen sulatetaan ulkopinnan ympäri ulottuvat saumakohdat 6 ja 7 venttiilin perusaineen ja armeerausma-5 teriaalin väliltä suunnatulla kuumennuksella rajatulta alueelta. Suunnattu kuumennus tapahtuu tällöin edullisesti kulloiseenkin ympäri ulottuvaan saumakohtaan 6 ja 7 suunnatulla suurteholaserin säteellä. Näin tulevat venttiilinlautasen kehäpinnan ympäri ulottuvat saumakohdat 6 ja 7 10 peitetyiksi useamman millimetrin kymmenesosan paksuisella, sulatetusta armeerausmateriaalista ja venttiilin perusaineesta koostuvalla, kulloinkin venttiilinlautasen ympäri ulottuvalla suojakerroksella 8 ja 9.

Hieman toisella tavalla toimitaan toisessa keksinnön 15 mukaisessa menetelmässä. Siinä tuodaan - kuten kuviosta 4 voidaan nähdä - kaasunvaihtoventtiilin venttiilinlautasen 1 venttiilinistukkapinnan 4 ja venttiilinlautasen kehäpinnan 5 hionnan jälkeen kummankin ympäri ulottuvan saumakohdan 6 ja 7 päälle, jotka muodostuvat armeerausmateriaalin ja 20 venttiilin perusaineen välille, sivusuunnassa rajoitettu, armeerausmateriaalia oleva kerros 10, 11. Tämä armeeraus-materiaali voi olla samaa kuin venttiilinistukan muodostava armeerausmateriaali tai sen tyyppistä. Näiden kerrosten 10, 11 paksuus voi olla muutaman kymmenesosamillimetrin luok-25 kaa. Kummankin saumakohdan 6, 7 päällä venttiilinlautasessa 1 ympäri kulkevan, armeerausmateriaalia olevan kerroksen 10, 11 tuonti voi tapahtua sinänsä tunnetulla liekkiruis-kutusmenetelmällä tai päällystämällä ne nestemäiseen sideaineeseen yhdistetyllä jauhemaisella armeerausmateriaalilla. 30 Menetelmän seuraavassa vaiheessa kumpikin näistä armeerausmateriaalia olevista kerroksista 10 ja 11 sulatetaan sitten venttiilinlautasen saumakohdissa jo olevan aineyhdistelmän kanssa suunnatulla kuumennuksella. Myös tässä tapauksessa tapahtuu suunnattu kuumennus edullisesti kulloinkin kerrok-35 seen 10, 11 kohdistetulla suurteholaserin säteellä. Tällöin 6 80129 venttiilinlautaseen 1 muodostuu - kuten kuviosta 5 voidaan nähdä - kaksi ympäri ulottuvaa suojakerrosta 12 ja 13, jotka peittävät venttiilinistukan armeerausmateriaalin ja venttiilin perusaineen väliset liitoskohdat kokonaan vent-5 tiilinlautasen 1 ulkopinnalla. Nämä suojakerrokset 12 ja 13 ovat sulatettua materiaalia, joka koostuu kerrosten 10 ja 11 materiaalista sekä venttiilinistukan muodostavasta armeerausmateriaalista 3 ja venttiilin perusaineesta.

Kun keksinnön mukaiset toimenpiteet on suoritettu, 10 on enää tarpeen ainoastaan lyhty venttiilinistukan 4 lii-kahionta, jotta saadaan tasoitettua sen pinta suojakerrosten 8 ja 12 alueelta ja se saadaan mitoiltaan oikeaksi.

Riippumatta siitä, kumman menetelmän mukaan toimitaan, saavat venttiilinistukan muodostavan armeerausmate-15 riaalin 3 ja venttiilin perusaineen välisen liitoksen peittävät suojakerrokset 8, 9 yhtäältä ja 12, 13 toisaalta aikaan se, että syöpymistä ei enää pääse tapahtumaan venttiilinistukan muodostavan armeerausmateriaalin 3 ja venttiilin perusaineen välisessä liitoskohdassa. Kaasunvaihtoventtiili 20 on siten suojattu tehokkaasti raskasöljyn palamisjätteiden ja raskasöljyn aineosien syövyttävältä vaikutukselta, jolloin sen käyttöikä raskasöljykäyttöisessä polttomoottorissa pitenee huomattavasti.

il

Claims (6)

7 80129

1. Menetelmä suurta termistä ja mekaanista rasitusta kestävän ja korroosiolta suojatun kaasunvaihtoventtii-5 Iin valmistamiseksi raskasöljykäyttöistä polttomoottoria varten, jonka venttiilinlautaseen (1) muodostetaan armee-rattu venttiilinistukka siten, että ympäröivään syvennykseen (2) sovitettu, edullisesti nikkeli- tai kolbottival-taista superseosta oleva armeerausmateriaali (3) liitetään 10 sulatusmenetelmällä venttiilin perusaineeseen ja tähän armeerauskerrokseen hiotaan sitten ulkopuolelle venttii-linistukkapinta (4) ja venttiilinlautasen kehäpinta (5), tunnettu siitä, että venttiilinistukkapinnan (4) ja venttiilinlautasen kehäpinnan (5) hionnan jälkeen sula-15 tetaan ulkopinnan ympäri ulottuvat saumakohdat (6,7) venttiilin perusaineen ja armeerausmateriaalin (3) väliltä suunnatulla kuumennuksella rajatulta alueelta, jotta saadaan aikaan kaksi venttiilinlautasen (1) ympäri ulottuvaa suojakerrosta (8,9).

2. Menetelmä suurta termistä ja mekaanista rasitus ta kestävän ja korroosiolta suojatun kaasunvaihtoventtii-lin valmistamiseksi raskasöljykäyttöistä polttomoottoria varten, jonka venttiilinlautaseen (1) muodostetaan armee-rattu venttiilinistukka siten, että ympäröivään syvennyk-25 seen (2) sovitettu, edullisesti nikkeli- tai kobolttival-taista superseosta oleva armeerausmateriaali (3) liitetään sulatusmenetelmällä venttiilin perusaineeseen ja tähän armeerauskerrokseen hiotaan sitten ulkopuolelle venttii-linistukkapinta (4) ja venttiilinlautasen kehäpinta (5), 30 tunnettu siitä, että venttiilinistukkapinnan (4) ja venttiilinlautasen kehäpinnan (5) hionnan jälkeen tuodaan venttiilinlautasen (1) kummankin ympäri ulottuvan saumakohdan (6,7) päälle, jotka muodostuvat armeerausmateriaalin (3) ja venttiilin perusaineen välille, sivusuun-35 nasa rajoitettu armeerausmateriaalia oleva kerros (10,11) 8 80129 ja kumpikin näistä kerroksista (10,11) sulatetaan sitten liitoskohdassa olevan aineyhdistelmän kanssa suunnatulla kuumennuksella, jotta saadaan aikaan kaksi venttiilinlau-tasen (1) ympäri ulottuvaa suojakerrosta (12,13).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suunnattu kuumennus tapahtuu kulloisenkin saumakohdan (6,7) alueelle kohdistetulla suurteholaserin säteellä.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että suojakerroksen (10,11) muodostavat armeerausmateriaali on samaa kuin venttiilinistukan muodostava armeerausmateriaali (3).

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että armeerausmateriaalia oleva 15 kerros (10,11) tuodaan liekkiruiskutusmenetelmällä.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kerros (10,11) tuodaan nestemäiseen sideaineeseen yhdistetyn jauhemaisen armeerausma-teriaalin muodossa. 9 80129