NO336864B1 - Dyse for en brennstoffventil i en dieselmotor, og fremgangsmåte for fremstilling av en dyse. - Google Patents

Abstract

Dyse (1) for en brennstoffventil (2) i en dieselmotor består av en kjernedel (11) med en lavere del og en mantel (10) hvor mantelen og kjernedelen er loddet sammen. Mantelen er laget i en korrosjonsresistent legering og kjernedelen (11) er laget i en stålbasert legering med utmattingsstyrke sA på i det minste ± 500 MPa.

Description

En dyse for en brennstoffventil i en dieselmotor og en fremgangsmåte for fremstilling av en dyse.

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en dyse for en brennstoffventil i en dieselmotor, spesielt en to-takts krysshodemotor som har en langsgående senterkanal som kommuniserer med et antall dyseboringer. Dysen består av et midtelement med en lavere del og av en mantel. Mantelen og midtelementet er loddet sammen og mantelen omslutter i det minste den lavere delen til midtelementet med dyseboringene.

DE 100 42 956 beskriver en slik dyse hvor en mantel i et keramisk materiale er loddet eller friksjonssveist på den ytre overflaten til et midtelement som er av et metallisk materiale. I denne kjente dysen er mantelen en isolerende mantel som reduserer varmepåvirkningen på det metalliske materialet. Det isolerende keramiske materialet er relativt sprøtt, hvilket forårsaker en risiko for at små biter av keramisk materiale kan skalle av i områder rundt dysehullene hvor dysen har en kompleks geometri.

EP 0 982 493 Al beskriver en brennstoffventil med en dyse som strekker seg langt opp inne i ventilhuset forbi primærventilsetet og videre forbi glidebanen. Disse delene i brennstoffventilen er laget av stål for å gi ventilsetet osv. passende hardhet. Den laveste delen av dysen er anordnet med et korrosjonsbeskyttende dekke ved hjelp av lasersveising, plasmasveising eller pulverspraying hvorved fullstendig eller delvis smeltet materiale binder seg til stålet i blandeområdet. Materialet i blandeområdet har egenskaper som kan forårsake at den korrosjonsresistent legeringen skaller av etter en viss driftsperiode. I drift blir dysen utsatt for sterke termiske, sykliske spenninger som utgjør en fare for degradering av heften til den korrosjonsresistente legeringen.

I sammenheng med den foreliggende oppfinnelsen skal ordene lodde og lodding forstås i en vid betydning og dekke både hardlodding og myklodding og uten å være begrenset til bruk av et spesielt loddemateriale. Lodde og lodding skal dermed ikke bli tatt for å indikere bare høytemperatursmeltematerialer som aktiveres ved temperaturer over 450 °C, men også brukes for materialer aktivert under 450 oc.

Det er en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en dyse med en fordelaktig lang levetid.

Med hensyn til dette, er den førstnevnte dysen ifølge oppfinnelsenkarakterisert vedat mantelen er laget i en korrosjonsresistent legering og at kjernedelen er laget i en stålbasert legering med en utmattingsstyrke aA på minst ± 500 MPa.

Å bruke en legering som mantelmateriale i stedet for et keramisk materiale gjør det mulig å oppnå passende duktilitet i mantelmaterialet, noe som motvirker at materialet skaller av. Videre er den korrosjonsresistente legeringen som utgjør mantelmaterialet i stand til å motstå temperaturpåvirkninger. Sammenlignet med bruk av isolerende keramisk materiale, tilveiebringer bruken av legeringen fordelen med en lavere driftstemperatur i dysen i overflaten til mantelen. Grunnen er at lite isolerende legeringer vil lede en større del av varmen avsatt i mantelmaterialet innover til den kaldere kjernedelen fra hvilken varmen leveres til brennstoffet injisert inn i motorforbrenningskammeret.

Når mantelen er fremstilt som et separat emne før lodding har den korrosjonsresistente legeringen i mantelen fordelaktige enhetlige egenskaper vurdert i sammenheng med materialet påført ved sveising, som typisk fremviser variasjoner i lege-ringssammensetningen og kan forårsake mikrosprekker i området påvirket av varmen i sveisen. Fordelaktige egenskaper i mantelen er opprettholdt ved lodding, hvilket tilveiebringer en mekanisk eller geometrisk betinget låsing av mantelen sammenen med kjernedelen uten materialendrende smelting og/eller varmepåvirk-ning i heftområdene, som kjent fra påsveising av et belegg. Sammenføyning ved hjelp av lodding bidrar i seg selv til en forlengelse av dyselevetiden, siden det ikke er noen mikrosprekker i loddeområdet, og gjør det videre mulig å oppnå en ytterligere forlengelse av dyselevetiden ved bruk av et materiale med en høyere utmattingsstyrke. Levetiden til dysen er vesentlig forlenget fordi kjernedelen er laget i en stålbasert legering med en utmattingsstyrke aA på minst ± 500 MPa. Generelt tilveiebringer den stålbaserte legeringen brukt for kjernedelen, høy styrke i området av dysen som har en kompleks geometri fordi et antall dyseboringer er plassert innen et lite areal og har blitt skåret inn i den langsgående senterkanalen i forskjellige vinkler.

Grunnen til at utmattingsstyrken er av spesiell viktighet for dyselevetiden er at, i tillegg til vanlige termisk baserte laster på dysen, er det forventet en vesentlig øk-ning i utmattingslast som en konsekvens av bruken av høyere injeksjonstrykk og raskere trykkvariasjoner enn påført til nå, med den hensikt å oppnå en mer presis kontroll med injeksjonen og dermed bedre forbrenning av brennstoffet og redusert dannelse av forurensende komponenter.

Motsatt hvert dysehull i kjernedelen beskrevet i publikasjonen over, DE 100

42 956, har mantelen et konisk hull med en vesentlig større diameter enn dysehul-let. Dette betyr at i områdene rundt dysehullene, er overflaten av kjernedelen påvirket både av varme og korroderende forbrenningsprodukter i forbrenningskammeret. I en utføringsform i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, har dyseboringene i overgangsområdet mellom kjernedelen og mantelen hovedsakelig samme diameter i mantelen som i kjernedelen. Dette betyr for det første at materialet i kjernedelen er fullstendig dekket av den korrosjonsresistente legeringen til mantelen, slik at korroderende forbrenningsprodukter er forhindret fra muligheten til å degradere den stålbaserte legeringen til kjernedelen. For det andre utgjør mantelen en reell del av dysehullene slik at kaldt brennstoff flyter tett langs overflaten til mantelmaterialet og kjøler hele veien til den ytre overflaten av mantelen, hvor man finner den største varmepåvirkningen. Dette resulterer i et fall i temperaturen i mantelmaterialet rundt dysehullene og dermed en vesentlig lavere driftstemperatur i de sensitive overgangsområdene ved dysehullene mellom kjernedelen og mantelen.

Fortrinnsvis er den korrosjonsresistente legeringen en nikkelbasert legering, siden disse legeringene har vist seg, ved erfaring, å ha gode egenskaper i det aggressive miljøet som er vanlig i forbrenningskammer i dieselmotorer. Brukbare alternativer til nikkelbaserte legeringer er koboltbaserte legeringer, så som Stellite.

I en passende utføringsform er loddematerialet, som befinner seg mellom mantelen og kjernedelen, laget av en nikkelbasert legering. Nikkelbasert loddemateriale tilla-ter god tilpasning av loddetemperaturen til temperaturtilstandene som forekommer ved varmebehandling av dysene i henhold til oppfinnelsen og som forekommer ved drift av motoren. Videre fungerer den nikkelbaserte legeringen i sammenføynings-overflaten bra sammen med nikkelbaserte korrosjonsresistente legeringer.

Mantelen kan fremstilles ved pulvermetallurgi, for eksempel i form av et sintret emne eller fra pulver loddet sammen. I en utføringsform er hele mantelen eller deler av mantelen laget av støpt eller smidd materiale som kombinerer gode og enhetlige materialegenskaper med relativt lave produksjonskostnader av mantelen.

Dysen er passende utformet som en separat enhet plassert i brennstoffventilen i forlengelse av spindelgjennomføringen omfattende det primærventilsetet i brennstoffventilen. Med denne utformingen er dysen ikke eller bare i liten utstrekning påvirket av de heller store spenningene som finnes ved det primærventilsetet. Ved erstatning av dysen, er erstatningen også begrenset til en mindre del, hovedsakelig bestående av delen i brennstoffventilen som strekker seg inn i forbrenningskammeret.

Det kan være ønskelig å bruke et loddemateriale som inneholder en komponent som kan reagere med uønskede forbindelser med de tilgrensende materialene i mantelen eller kjernedelen eller det kan være ønskelig å oppnå et mer effektivt skille av tilgrensende materialer enn skillet man kan oppnå med loddematerialer. I disse tilfellene kan det være en fordel å utforme dysen slik at den indre overflaten av mantelen og/eller den ytre overflaten av kjernedelen er anordnet med en diffusjonsbarriere. En slik diffusjonsbarriere kan for eksempel være nikkel, kobber, en nikkellegering eller en kobberlegering, siden både nikkel og kobber er passende til

å forme et tett og stabilt belegg. Alternativer kan være et koboltbelegg, en kobolt-legering eller et krombelegg. Spesielt foretrukket er elektrolyttisk påført nikkel som former et svært tett belegg med gode styrkeegenskaper og et relativt høyt smelte-punkt i forbindelse med loddematerialene brukt. Diffusjonsbarrieren forhindrer eller begrenser diffusjon av spesielt små elementer, så som C, bor og silisium slik at de ikke diffunderer fra en legering eller et loddemateriale med et høyere innhold av elementer i sin frie form inn i en legering med et lavere innhold av elementet.

For ytterligere forbedring av dyselevetiden til dyser utsatt for spesielt høye laster, kan kjernedelen ha en utmattingsstyrke på i det minste ± 750 MPa.

I en utføringsform er et isolerende stykke av keramisk materiale plassert inne i endebunnen til mantelen under enden til den langsgående kjernekanalen. Den lavere overflaten til det isolerende stykket blir fullstendig dekket av den korrosjonsresistente legeringen til mantelen. Det isolerende keramiske materialet er innkapslet av mantelmaterialet og er dermed beskyttet fra korroderende påvirkninger fra forbrenningskammeret. Videre er det keramiske materialet plassert på mantelbunnen i et område hvor stressnivået generelt, og spesielt utmattingslastene, er relativt la-ve. Ved denne plasseringen og isolering fra forbrenningskammeret er det mulig å utnytte fordelene ved skjerming av dysedelene lagt over fra de største varmepå-virkningene uten noen vesentlig negativ påvirkning på dyseegenskapene forårsaket ved bruk av et keramisk materiale.

I et annet aspekt relaterer den foreliggende oppfinnelsen seg til en fremgangsmåte for fremstilling av en dyse for brennstoffventiler i en dieselmotor, spesielt en to-takts krysshodemotor, som haren langsgående senterkanal som kommuniserer med et antall dyseboringer, en kjernedel med en lavere del som er loddet sammen med en mantel som omslutter i det minste den lavere delen av kjernedelen. Med tanke på å oppnå lenger dyselevetid, er fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsenkarakterisert vedat mantelmaterialet brukt er i en korrosjonsresistent legering, at en stålbasert legering med en utmattingsstyrke på i det minste ± 500 MPa brukes til kjernedelen og at kjernedelen og mantelen er loddet sammen ved hjelp av vakuumlodding. Når det gjelder fordeler ved å bruke en mantel i en korrosjonsresistent legering loddet til en kjernedel laget i en legering med en utmattingsstyrke på i det minste ± 500 MPa, vennligst se beskrivelsen over i forbindelse med dyser i henhold til et første aspekt ved oppfinnelsen. Bruk av vakuumlodding tilveiebringer ytterligere fordeler, blant annet at mantelen og kjernedelen så vel som loddematerialet ikke oksiderer under lodding, ei heller er faren for luftlommeformasjon i materialet relevant. Videre kan temperaturen i vakuumovnen endres fordelaktig raskt, slik at tidsrommet ved loddetemperatur og den reelle loddetemperaturen kan kon-trolleres presist.

I en ytterligere utvikling av fremgangsmåten utføres vakuumloddingen under en herdevarmebehandling. Med denne kombinerte loddingen og herdingen er det mulig å unngå å utføre en spesiell varmebehandling for loddingen. Videre er en spesiell fordel oppnådd i forbindelse med fremstilling av dyser i små serier, slik som fra 10-200 dyser per serie. Varmebehandlingen utføres normalt i spesielle arbeidssituasjo-ner som kan ha et fast produksjonsløp planlagt flere uker i forveien. I slike arbeids-situasjoner utføres herding typisk hver dag, mens spesielle varmebehandlinger bare utføres ved heller lange intervaller. Ved å utføre loddingen samtidig med herdingen ved de vanlige herdetemperaturene, kan små serier bli varmebehandlet fra dag til dag, siden dysene, takket være deres lille størrelse, alltid kan få plass for varmebehandling i ovnen sammen med andre gjenstander som allerede er planlagt for varmebehandling.

I forbindelse med den kombinerte behandlingen, er fremstillingstrinnene for dysen fortrinnsvis planlagt slik at kjernedelen og mantelen settes sammen og festes til hverandre, hvoretter dyseboringene dannes, hvoretter den kombinerte vakuumloddingen og herdingen utføres. Selv om denne metoden krever gjensidig festing av mantelen og kjernedelen for å være i stand til å opprettholde koaksialiteten til hul-lene i mantelen og kjernedelen inntil loddingen er utført, vil dette normalt være å foretrekke framfor å måtte utføre mer tidkrevende gnistmaskinering av dysehullene i den herdede kjernedelen. Gjensidig festing kan for eksempel utføres ved hjelp av mekanisk låsing, for eksempel i form av en kort gjenge i kjernedelen og mantelen eller ved å presse én eller flere plugger inn i rommet mellom kjernedelen og mantelen eller muligvis ved liming på diskrete punkter mellom mantelen og kjernedelen.

Et alternativ til kombinert behandling er en behandlingsrekkefølge i hvilken vakuumloddingen av kjernedelen og mantelen utføres og dyseboringene er tilveiebrakt i den sammenloddede dysen hvoretter dysen herdes. I denne fremgangsmåte utføres loddingen som en uavhengig varmebehandling som binder dysedelene sammen til en enhet før dysehullene maskineres i den fortsatt uherdede dysen, hvilket tilveiebringer en hurtigere maskinering. Hvis loddetemperaturen er over austenitiseringstemperaturen til kjernedelen, blir kjølingen fra loddetemperatur til maskineringstemperatur utført så passende sakte at ingen herding finner sted i noen merkbar utstrekning ved denne kjølingen. Når maskinering av dysen er ferdig, utføres herdingen i en separat varmebehandling.

Når herding utføres i en separat varmebehandling etter loddingen, er loddematerialet påført før vakuumloddingen fortrinnsvis et loddemateriale med en loddetemperatur som er høyere enn herdetemperaturen påført for herdingen. Dette tilveiebringer den fordelen at loddematerialet ikke blir flytende ved herdingen, noe som ellers kunne gi et økt behov for etterbearbeiding.

Etter lodding og herding utføres fortrinnsvis anløping for å tilpasse egenskapene til dysematerialet, inkludert utmattingsstyrken til spesielt det stålbaserte materialet. Det er mulig å bruker partikkelmateriale for fremstilling av mantelen og i det tilfellet er hele mantelen eller deler av mantelmaterialet fortrinnsvis tilveiebrakt ved å plassere kjernedelen med den lavere delen vendt oppover, en rørformet holder er plassert på kjernedelen, partikkelmaterialet fylles i holderen, loddematerialet plasseres over pulveret og lodding utføres, hvorved pulveret loddes sammen inn i mantelmaterialet. Fordelen med dette er at en enkel rørseksjon kan brukes som holder i stedet for et mantelemne maskinert til en bøssingaktig form med en indre geometri som passer med den ytre geometrien til kjernedelen.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert under med referanse til den svært skjematiske tegning, i hvilke Fig. 1 er et langsgående tverrsnitt gjennom en montert dyse i et grovt skissert eksempel på den lavere enden av brennstoffventilen,

Fig. 2 er et tverrsnitt gjennom dysedelene i dysen før lodding,

Fig. 3 viser et snitt gjennom dysen i fig. 2 etter lodding og maskinering av dysehul-let, Fig. 4 er et tverrsnitt som korresponderer med det i fig. 2 av et annet eksempel på dysedelene klargjort for lodding,

Figurene 5 og 6 viser et tredje eksempel på dysedeler før og etter lodding,

Fig. 7 viser et fjerde eksempel på dysedeler før lodding og

Fig. 8 viseren ytterligere utføring med innkapslet isolerende materiale.

Fig. 1 viser en dyse generelt referert til som 1, i en brennstoffventil i en innvendig forbrenningsmotor, som kan være en firetaktsmotor, men som fortrinnsvis er en to-takts krysshodemotor med mer enn én brennstoffventil i hver sylinder. Den siste motoren har typisk strenge krav til levetiden til dysen, blant annet fordi motorene ofte drives på tung brennstoffolje som også kan inneholde svovel. Dysen strekker seg ut gjennom en sentral boring ved enden av ventilhuset 2, en ringformet overflate 3 til denne kan presses mot en korresponderende tilgrensende overflate i sy-linderdekselet 14 slik at spissen på dysen med dyseboringene 4 strekker seg inn i forbrenningskammeret 15 i sylinderen og kan injisere brennstoff når brennstoffventilen er åpen. Brennstoffventilen har et ventilglidestykke 5 med en dysenål 6 og et ventilsete 7 anordnet i utformingen av ventilen som vist, i den lavere enden av glidebanen 8. Glidebanen presses ned mot en oppovervendende overflate på dysen 1. Dysenålen kan bære et annet lukkende element 12 i form av en ring som skrus inn

i boringen i ventilnesen 7 via et relativt langt og tynt skaft 13 eller er på annen må-te montert der inne. Et slikt annet lukkeelement for rask lukking av dysehullene ved enden av atomiseringen er velkjent i forbindelse med dyser for store to-takts krysshodemotorer. Det andre lukkeelementet kan fordelaktig lages av verktøystål, siden det glir langs den indre overflaten til den langsgående kanalen, som også kan lages av verktøystål. Dette er utnyttelse av det faktum at to verktøystål glir godt langs hverandre.

Dysen i henhold til den foreliggende oppfinnelsen kan også brukes for brennstoffventiler som ikke har noe annet lukkeelment og for brennstoffventiler i hvilke det primærventilsetet er plassert ned i dysen, noe som resultere i et minimalt volum i brennstoffkanalen under ventilsetet. Det er videre mulig å rette dyseboringene ikke bare til én side av dysen, men i stedet til både én og den andre siden eller fordelt langs hele omkretsen til dysen.

Dysen har en langsgående senterkanal 9 fra hvilken dysehullene 4 leder ut til den ytre overflaten av dysen. Dysen består av en mantel 10 laget i en korrosjonsresistent legering og av en kjernedel 11 laget i en stålbasert legering. Mantelen 10 ut-gjør i det minste det ytre arealet til dysen i et område rundt dysehullene og kan strekke seg oppover og utgjøre den ytre overflaten av dysen over hele den delen av dysen som strekker seg ut fra ventilhuset 2.

Mantelen 10 laget i den korrosjonsreistente legeringen kan lages fra et partikkels-tartmateriale, men fortrinnsvis er det laget av støpe- eller smimateriale. Eksempler på passende legeringer for bruk som mantelmateriale, kan være nikkelbaserte legeringer, som kan, for eksempel ved vektprosent og bortsett fra generelt tilstedeværende urenheter, omfatte fra 15-30% Cr, fra 0,02 til 0,55% C og valgfritt én eller flere av de følgende komponenter: fra 0 til 15% W, fra 0 til 8& Al, fra 0 til 4% Ti, fra 0 til 20% Co, fra 0 til 2% Hf, fra 0 til 5% Nb og/eller Ta, fra 0 til 35% Mo, fra 0 til 10% Si, fra 0 til 1,5% Y og fra 0 til 20% Fe. Legeringen kan inneholde uunngåelige urenheter og det gjenværende er nikkel.

Et eksempel på en slik legering har den følgende analyse: 23% Cr, 7% W, 5,6% Al, 1% Si, 0,5% C og 0,4% Y. Denne legeringen kan for eksempel ha en utmattingsstyrke aA i intervallet fra ± 50 MPa til ± 440 MPa.

De nikkelbaserte legeringene kan også være av typen som, ved vektprosent og bortsett fra generelt tilstedeværende urenheter, omfatter fra 35 til 60% Cr, fra 0,02 til 0,55 % C og valgfritt én eller flere av de følgende komponenter: fra 0 til mindre enn 1,0% Si, fra 0 til 5,0% Mn, fra 0 til 5,0% Mo og/eller W, fra 0 til mindre enn 0,5% B, fra 0 til 8,0% Al, fra 0 til 1,5% Ti, fra 0 til 0,2% Zr, fra 0 til 3,0% Nb, fra 0 til et maksimum på 2% Hf, fra 2 til et maksimum på 1,5% Y, fra 0 til 1% N og et samlet innhold på fra 0 til et maksimum på 5,0% Co og Fe. Legeringen kan inneholde uunngåelige urenheter og det gjenværende er Ni. Dette materialet har en høy utmattingsstyrke og ekstremt høy motstandsdyktighet mot både varm korrosjon og erosjonspåvirkning fra brennstoffet.

Andre eksempler på legeringer for mantelmaterialet er angitt i tabell 1.

Den termiske ekspansjonskoeffisienten er angitt over som den gjennomsnittlige lineære termiske ekspansjonskoeffisienten for varming fra 20°C til 500°C, dvs. den er relevant for 500°C. Fortrinnsvis har mantelmaterialet en høyere termisk ekspansjonskoeffisient enn kjernedelen slik at loddegapet øker ved oppvarming. Dette resulterer i forekomst av kompresjonsspenning i kjernedelen i forbindelse med kjø-ling fra loddetemperaturen til 20°C. Hvis mantelmaterialet har en lavere termisk ekspansjonskoeffisient enn materialet i kjernedelen, bør mantelen og kjernedelen tilpasses hverandre, slik at avstanden mellom de to delene er større ved 20°C enn det ønskede loddegapet.

Det er også mulig å bruke koboltbaserte legeringer slik som Celsit 50-P, men de har lavere utmattingsstyrkes aA på mindre enn ± 150 MPa. Av denne grunn er de ikke foretrukne materialer.

Legeringsmaterialer som skal brukes i kjernedelen 11 i dysen kan være stålbaserte legeringer, fortrinnsvis av verktøyståltypen. Kjernedelen kan lages ved kjente me-toder for verktøystål eller kan være en ESR-(elektroslagg raffinert)omstøping. Kjernedelen kan for eksempel være smidd eller på annen måte deformert, så som eks-trudert. Eksempler som skal nevnes er verktøystål AISI H13 med analysen 0,4% C, 1,0 % Si, 0,4% Mn, 5,2% Cr, 1% V, 1,3% Mo og den gjenværende Fe eller verk-tøystålet AISI H19 med analysen 0,45% C, 0,4% Si, 0,4% Mn, 4,5% C, 4,5% Cr, 0,5% Mo, 2% V, 4,5% W og det gjenværende Fe eller verktøystålene CPM1V og CPM3V fra Crucible Research, USA, laget ved pulvermetallurgi, eventuelt med på-følgende ekstrusjon eller bearbeiding, CPM1V inneholdende 0,5% C, 4,5% Cr, 1% V, 2,75% Mo, 2% W, 0,4% Si, 0,5% Mn og det gjenværende Fe og CPM3V inneholdende 0,8% C, 7,5% Cr, 2,5% C, 1,3% Mo, 0,9% Si, 0,4% Mn og det gjenværende Fe.

Andre eksempler på legeringer for kjernedelen er nevnt i tabell 2, i hvilken de termiske ekspansjonskoeffisientene er angitt på samme måte som i tabell 1. Loddingen kan for eksempel utføres som beskrevet over. I de forskjellige utførings-formene og eksemplene er de samme referansenumrene brukt for deler av samme type. En mantel 10 og en kjernedel 11 er plassert som vist i fig. 2 med en mantel rundt den lavere delen av kjernedelen. Mantelen 10 er hylseformet og omslutter hele den lavere delen lia som har en mindre ytre diameter enn den øvre delen 11b til kjernedelen. Den ytre diameteren til den lavere delen lia er fra 0 til 0,5 mm mindre enn den indre diameteren til mantelen slik at det er en avstand i størrelsen fra 0 til 0,25 mm mellom de to overflatene og diameterne er fortrinnsvis tilpasset til hverandre slik at avstandsstørrelsen er i intervallet fra 0,05 mm til 0,1 mm. Loddematerialet 14 er anordnet i en ringformet bane langs den øvre enden av mantelen 10 i forbindelse med grenseflaten eller mellomrommet mellom mantelen og kjernedelen 11. Loddematerialer kan anordnes i små spor i grenseflaten eller som vist i fig. 2 over en liten utstikkende krage 15 på den øvre kanten av mantelen. Kragen 15 virker kun som holder for loddematerialet før lodding og for å lede loddematerialet inn i mellomrommet under lodding. Etter lodding kan kragen fjernes for eksempel ved sliping.

Dyseemnet plasseres i en ovn og varmes til loddtemperaturen ved hvilken loddematerialet suges inn i mellomrommet mellom mantelen og kjernedelen ved hjelp av kapillæreffekten og fukter overflatene deres, hvoretter loddematerialet 16 størkner og låser overflatene til hverandre, se fig. 3. Loddtemperaturen kan for eksempel være i intervallet fra 925°C til 1230°C. Når herding finner sted ved en atskilt varmebehandling, er loddetemperaturen fortrinnsvis i intervallet fra 1100°C til 1230°C.

Loddematerialet kan for eksempel være nikkel-lodde med et innhold av Cr, Si eller B. De relevante nikkel-loddene inneholder typisk fra 5 til 20% Cr, og/eller fra 4 til 10% Si og/eller C, B eller Cu. Eksempler er loddematerialer fra selskapet Wall Colmomoy Corporation, Madison Heights, Michigan, USA. Dette selskapets loddematerialer i Nicrobraz-serien kan brukes, hvilket gjør det mulig å velge et loddemateriale med en passende loddetemperatur og loddesammensetning. Nicrobraz 30, for eksempel, inneholder 19% Cr, 10,2% Si, et maksimum på 0,06% C og det gjenværende er nikkel og har en tilnærmet loddtemperatur på 1190°C.

Etter lodding av dyseemnet, kan de ytre og indre geometriene til dyseemnet gjøres ferdig. Dette betyr spesielt at dysehullene 4 kan maskineres inn i emnet og den ytre overflaten til emnet kan også dreies eller slipes til sin ferdige form. Fortrinnsvis som vist i fig. 3, har dysehullene en konstant diameter fra den ytre manteloverfla-ten til det indre endeområdet til dysehullene i eller ved senterkanalen 9. Diameteren til dysehullene kan for eksempel være i intervallet fra 0,5 mm til 1,5 mm.

Når den geometriske maskineringen er ferdig, kan dyseemnet herdes til en passende hardhet for kjernedelen. Herdingen kan for eksempel utføres ved en temperatur i intervallet fra 1000°C til 1100°C med en gjennomvarmingstid på fra 10 til 40 mi-nutter. Så utføres en endelig varmebehandling i form av én eller flere anløpnings-behandlinger, hvilket er viktig for den resulterende utmattingsstyrken til den ferdige dysen. Anløpningen kan for eksempel utføres ved en gjennomvarmingstid på to timer ved en temperatur i intervallet fra 450°C til 600°C. Fortrinnsvis utføres dobbel eller trippel anløpning med to eller tre perioder på to timer i en vakuumovn eller i en ovn med normalt trykk og med en spesiell atmosfære, så som en reduserende eller inaktiv atmosfære.

Fig. 4 viser en alternativ plassering av loddematerialet 14 før lodding utføres. Loddematerialet plasseres her på toppen av en kanal 17 som leder inn gjennom den oppovervendende enden av mantelen 10 til grenseflaten mellom mantelen og kjernedelen. Loddematerialet kan være omgitt av et lite ringformet utspring for å for-hindre loddematerialet fra å renne vekk under lodding.

Det er også mulig å utføre loddingen samtidig med herdingen og i dette tilfellet har loddematerialet fortrinnsvis en loddetemperatur i intervallet fra 925°C til 1100°C, og passende fra 1000°C til 1100°C. Etter å ha plassert mantelen på kjernedelen og anordnet loddematerialet 14, plasseres emnet i en ovn som gjøres lufttom og varmes til herdetemperaturen som kan, for eksempel, være fra 30 min. ved en temperatur på 1025°C eller være i 15 min. ved en temperatur på 1050°C.

For et spesielt verktøystål kan utmattingsstyrken justeres ved hjelp av varmebehandlingen gitt dyseemnet. Verktøystålene nevnt kan ha utmattingsstyrker på rundt ± 500 til 900 MPa i den ferdige dysen. Fortrinnsvis er utmattingsstyrken på minst ± 150 MPa. På samme tid har verktøystålene fordelaktig høy slitasjemotstand og hardhet.

I stedet for å fremstille mantelemnet som vist i fig. 2 med en hylseaktig form med en presis indre geometri, kan hele mantelen eller deler av mantelen bli fremstilt fra partikkelstartmaterialet. Dette kan gjøres ved, for eksempel som vist i fig. 5, å ta en avkuttet pipeseksjon og plassere den som en holder 18 rundt den lavere delen lia av kjernedelen som har blitt snudd oppover på forhånd. Partikkelstartmaterialet 19 fylles inn i holderen inntil hele den lavere delen lia er dekket og pulveret ligger i en passende høyde over spissen til den lavere delen lia. Pulveret kan blan-des fra forskjellige pulverstørrelser og det er også mulig å bruke pulver i flere forskjellige metallegeringer, som kan være av typene nevnt ovenfor for mantelmaterialet. Det er videre mulig å blande inn keramisk pulver for å oppnå en isolerende effekt. Det keramiske pulveret kan for eksempel plasseres i et lag i en liten avstand fra spissen på den lavere delen lia og kan dekkes av pulver i den korrosjonsresistente legeringen. Graderte blandinger av forskjellige pulver kan også brukes.

Over pulveret blir loddematerialet plassert i en tilstrekkelig mengde til å binde pulveret i en tett struktur ved lodding. Etter lodding er holderen 18 plassert på den ytre overflaten av mantelen 10 som vist i fig. 6. Holderen 18 fjernes ved den ende-lige ferdigstillelsen av dysen.

I et annet eksempel formes holderen 18 som et rør i mantelmaterialet og plasseres rundt den lavere delen lia som vist på fig. 7. Holderen er her en del av mantelen og pulveret skal bare fylles i på toppen av den lavere delen lia. Med denne utformingen av holderen og mantelen er behovet for etterarbeid minimert.

Fig. 8 viser en utføringsform i hvilken mantelen omfatter en isolerende del av keramisk materiale 20 fullstendig innkapslet i mantelmaterialet. Det kan være for eksempel i det minste 1 mm mantelmateriale på den ytre overflaten av de keramiske materialer slik at korrosjonsmotstanden til dysen ikke minskes.

Hvis nødvendig kan en diffusjonsbarriere brukes. Barrieren kan være et belegg, for eksempel påført kjernedelen eller mantelen ved hjelp av elektrolyttisk avsetting eller ved hjelp av andre overflatpåføringsmetoder, slik som plettering. Barrieren kan for eksempel lages av nikkel, kobber, kobolt eller nikkelfosfor. Alternativt kan belegget påføres ved spraying. Barrieren kan for eksempel ha en tykkelse i intervallet fra 5 til 400 pm, fortrinnsvis fra 10 til 100 pm.

Dysen kan ha andre utforminger enn den vist i fig. 1. Detaljer ved forskjellige ut-formingsformer og eksempler kan kombineres til nye utføringsformer.

Claims (16)

1. Dyse for brennstoffventiler i dieselmotorer, spesielt en to-takts krysshodemotor, som haren langsgående senterkanal i kommunikasjon med et antall dyseboringer, hvor dysen er sammensatt av en kjernedel med en lavere del og en mantel, mantelen og kjernedelen er loddet sammen og mantelen omslutter i det minste den lavere delen til kjernedelen med dyseboringene, karakterisert vedat mantelen er laget i en korrosjonsresistent legering og at kjernedelen er laget i en stålbasert legering med en utmattingsstyrke aA på i det minste ± 500 MPa.

2. Dyse ifølge krav 1, karakterisert vedat dyseboringene i overgangsområdet mellom kjernedelen og mantelen har hovedsakelig samme diameter i mantelen som i kjernedelen.

3. Dyse ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat den korrosjonsresistente legeringen er en nikkelbasert legering.

4. Dyse ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert vedat loddematerialet anordnet mellom mantelen og kjernedelen er laget i en nikkelbasert legering.

5. Dyse ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert vedat hele mantelen eller deler av mantelen er laget i et støpe- eller smimateriale.

6. Dyse ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert vedat dysen er formet som en enkeltstående enhet plassert i brennstoffventilen i forlengelse av spindelglidebanen omfattende det primære ventilsete til brennstoffventilen.

7. Dyse ifølge et av kravene 1 til 6, karakterisert vedat den indre overflaten til mantelen og/eller den indre overflaten til kjernedelen er anordnet med en diffusjonsbarriere, slik som et belegg av elektrolyttisk avsatt nikkel.

8. Dyse ifølge et av kravene 1 til 7, karakterisert vedat kjernedelen har en utmattingsstyrke aA på i det minste ± 750 MPa.

9. Dyse ifølge et av kravene 1 til 8, karakterisert vedat en isolerende del i keramisk materiale er anordnet inne i endebunnen til mantelen under enden til den langsgående senterkanalen, den lavere overflaten til den isolerende delen er fullstendig dekket av den korrosjonsresistente legeringen i mantelen.

10. Fremgangsmåte for fremstilling av en dyse for en brennstoffventil i en dieselmotor, spesielt en to-takts krysshodemotor, som har en langsgående senterkanal i kommunikasjon med et antall dyseboringer, hvor kjernedelen med en lavere del er loddet sammen med en mantel som omslutter i det minste den lavere delen av kjernedelen, karakterisert vedat mantelmaterialet brukt er en korrosjonsresistent legering, at en stålbasert legering med en utmattingsstyrke aA på i det minste ± 500 MPa brukes for kjernedelen og at kjernedelen og mantelen loddes sammen ved hjelp av vakuumlodding.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert vedat vakuumloddingen utføres under en herdevarmebehandling.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat kjernedelen og mantelen settes sammen og festes til hverandre, hvoretter dyseboringene anordnes, hvoretter en kombinert vakuumlodding og herding utføres.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert vedat vakuumlodding av kjernedelen og mantelen utføres og dyseboringene anordnes i den sammenloddede dysen hvoretter dysen herdes.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert vedat loddematerialet påført for vakuumloddingen fortrinnsvis er et loddemateriale med en loddetemperatur som er høyere enn herdetemperaturen påført for herding.

15. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 10 til 14, karakterisert vedat dysen anløpes etter lodding og herding, fortrinnsvis ved hjelp av dobbel eller trippel anløpning.

16. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 10 til 15, karakterisert vedat hele mantelen eller deler av mantelmaterialet er tilveiebrakt ved å plassere kjernedelen med den lavere delen vendende oppover, at en rørformet holder er anordnet på kjernedelen, at partikkelmaterialet fylles i holderen, at loddematerialet plasseres over pulveret og at lodding utføres hvorved pulveret loddes sammen inn i mantelmaterialet.