PL199117B1 - Materiał na głowicę dyszy paliwowej silnika spalinowego oraz zastosowanie takiego materiału - Google Patents
Materiał na głowicę dyszy paliwowej silnika spalinowego oraz zastosowanie takiego materiałuInfo
- Publication number
- PL199117B1 PL199117B1 PL359617A PL35961703A PL199117B1 PL 199117 B1 PL199117 B1 PL 199117B1 PL 359617 A PL359617 A PL 359617A PL 35961703 A PL35961703 A PL 35961703A PL 199117 B1 PL199117 B1 PL 199117B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- nozzle
- weight
- combustion engine
- fuel
- chromium
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000006835 compression Effects 0.000 title 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 title 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 24
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 12
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 12
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 229910001347 Stellite Inorganic materials 0.000 description 2
- AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N chromium;cobalt;iron;manganese;methane;molybdenum;nickel;silicon;tungsten Chemical compound C.[Si].[Cr].[Mn].[Fe].[Co].[Ni].[Mo].[W] AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Cr+3].[Cr+3] UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000005552 hardfacing Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/045—Alloys based on refractory metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
- B22F3/15—Hot isostatic pressing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
- C22C27/06—Alloys based on chromium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/166—Selection of particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
- F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
- F02M61/182—Discharge orifices being situated in different transversal planes with respect to valve member direction of movement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F2007/0097—Casings, e.g. crankcases or frames for large diesel engines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest materia l na g lowic e dyszy paliwowej silnika spalinowego, zw lasz- cza silnika wysokopr eznego du zej mocy, odznaczaj acy si e tym, ze materia l jest stopem na bazie chromu, który, z pomini eciem typowych zanieczyszcze n, sk lada si e w procentach wagowych z co najmniej 45% niklu (Ni), w egla (C) w zakresie powy zej 0% do 5 %, 0%-5% krzemu (Si) i 50%-55% chromu (Cr), oraz z co najmniej jednego pierwiastka reaktywnego z grupy sk ladaj acej si e z lantanu (La), ceru (Cr), itru (Y), hafnu (Hf), skandu (Sc) i pierwiastków ziem rzadkich, przy czym udzia l ka zdego pierwiastka reaktywnego wynosi co najwy zej 5%. PL PL PL PL
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest materiał na głowicę dyszy paliwowej silnika spalinowego oraz zastosowanie takiego materiału.
Chodzi tu zwłaszcza o silniki wysokoprężne dużej mocy.
W silnikach wysokoprężnych dużej mocy, stosowanych na przykład jako agregaty napędowe dla statków lub do wytwarzania prądu w urządzeniach stacjonarnych, paliwo -zazwyczaj jest to olej ciężki lub inne paliwo do silników wysokoprężnych - wprowadza się do komory spalania za pomocą dysz paliwowych. Te dysze wtryskowe zawierają z reguły głowicę, wchodzącą częściowo do komory spalania, zwaną również rozpylaczem. Głowica dyszy jest elementem podlegającym zużyciu, poddawanym wysokiemu łącznemu obciążeniu cieplnemu, mechanicznemu i chemicznemu. Zależnie od stopnia obciążenia na głowicy dyszy mogą wystąpić uszkodzenia, na przykład ubytek materiału w następstwie korozji, erozji i/lub abrazji, względnie pęknięcia, które mogą prowadzić do pękania głowicy.
Obciążenia mechaniczne spowodowane są również wysokim ciśnieniem wtrysku, które może wynosić ponad 108Pa (tysiąc barów). Wewnątrz głowicy dyszy mogą wystąpić ubytki materiału w wyniku kawitacji i/lub erozji. Obciążenia cieplne są spowodowane wysokimi temperaturami w komorze spalania i wyjątkowo dużymi zmianami temperatury pomiędzy temperaturą spalania i temperaturą świeżo doprowadzonego powietrza przepłukującego. Także wewnątrz głowicy dyszy, przez którą wprowadzane jest paliwo, pulsujący wtrysk powoduje szokowe zmiany temperatury. Obciążenie chemiczne głowicy dyszy wynika głównie z korozji wysokotemperaturowej lub korozji gazowej. Korozja gazowa, spowodowana w pierwszym rzędzie przez zawarty w paliwie wanad, sód i siarkę, sprzyja wytrawianiu materiału i erozji. Zwłaszcza korozja jest przyczyną tego, że głowica dyszy już po kilku tysiącach godzin pracy może nie nadawać się do użytku i wymaga zastąpienia nową.
Jako materiał na głowice dysz w silnikach wysokoprężnych dużej mocy stosuje się obecnie zazwyczaj stale lub stopy na bazie niklu lub kobaltu, na przykład stellity 6. W oparciu o stellity 6, stanowiące stop na bazie kobaltu, można obecnie osiągnąć czasy pracy elementów w odniesieniu do erozji, abrazji i kawitacji (zwłaszcza w otworach głowicy dyszy) wystarczające dla głowic dysz w silnikach wysokoprężnych. Poprawy wymaga jednak odporność na korozję gazową i spowodowane lub zintensyfikowane przez nią ubytki materiału. Postęp pozwala oczekiwać, że w przyszłych, mających jeszcze większą moc, silnikach wysokoprężnych dużej mocy będą również wzrastać wymagania dotyczące obciążeń, zwłaszcza głowic dysz.
Z opisu europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP-A-0 529 208 znany jest stop na bazie chromu, który zawiera od 30 do 48% niklu, od 1,5 do 15% wolframu i/lub od 1 do 6,5% molibdenu, przy czym suma zawartości wolframu i molibdenu nie przekracza 15%. Stop ten jest ujawniony jako materiał powłokowy (Hard Facing - napawanie utwardzające), nadający się zwłaszcza do powlekania zaworów w silnikach samochodowych. Zawartość wolframu i/lub molibdenu jest przy tym istotna, aby nadać materiałowi powłoki wymaganą wytrzymałość i twardość.
Celem wynalazku jest zaproponowanie materiału i wykonanej z niego głowicy dyszy, która lepiej wytrzymuje łączne obciążenia w silniku wysokoprężnym dużej mocy, zwłaszcza zaś wykazuje dużą odporność na korozję gazową.
Materiał na głowicę dyszy paliwowej silnika spalinowego, zwłaszcza silnika wysokoprężnego dużej mocy, odznacza się według wynalazku tym, że materiał jest stopem na bazie chromu, który z pominięciem typowych zanieczyszczeń, składa się w procentach wagowych z co najmniej 45% niklu (Ni), węgla(C) w zakresie powyżej 0% do 5%, 0%-5% krzemu (Si) i 50%- 55 % chromu (Cr), oraz z co najmniej jednego pierwiastka reaktywnego z grupy składającej się z lantanu (La), ceru (Cr), itru (Y), hafnu (Hf), skandu (Sc) i pierwiastków ziem rzadkich, przy czym udział każdego pierwiastka reaktywnego wynosi co najwyżej 5%.
Korzystnie udział każdego pierwiastka reaktywnego wynosi co najwyżej 1% wag., zwłaszcza co najwyżej 0,2% wag., udział węgla (C) wynosi co najwyżej 1% wag., zwłaszcza co najwyżej 0,05% wag., zaś udział krzemu (Si) wynosi co najwyżej 1% wag., zwłaszcza co najwyżej 0,5% wag.
Korzystnie materiał jest wykonany metodą izostatycznego prasowania na gorąco.
Korzystnie materiał jest z odpowiedniego proszku metalu o przeważającej wielkości ziarna od 10 do 200 mikrometrów, zwłaszcza od 40 do 150 mikrometrów.
Zastosowanie materiału opisanego powyżej do wytwarzania głowicy dyszy paliwowej silnika spalinowego, zwłaszcza silnika wysokoprężnego dużej mocy.
PL 199 117 B1
Korzystnie materiał stosuje się do wytwarzania głowicy dyszy zawierającej wzdłużny otwór i co najmniej jeden, wychodzący ze wzdłużnego otworu, otwór dyszowy do wprowadzania paliwa do komory spalania, przy czym przejście pomiędzy wzdłużnym otworem i otworem dyszowym jest zaokrąglone, korzystnie elektrochemicznie.
Stop według wynalazku na bazie chromu okazuje się wyjątkowo odporny na korozję, zwłaszcza korozję gazową, erozję, abrazję, ubytki materiału i kawitację. Głowica dyszy, wykonana z takiego stopu na bazie chromu, może skutecznie wytrzymywać wysokie łączne obciążenia, występujące w silniku wysokoprężnym. Także jej wytrzymałość mechaniczna, odporność na pękanie i wytrzymałość zmęczeniowa na obciążenia pulsacyjne spełniają stawiane wymagania. Okazało się, że zastosowanie głowicy dyszy według wynalazku w silniku wysokoprężnym dużej mocy pozwala osiągnąć czas pracy od 8000 do 15000 godzin.
Zwłaszcza wysoka zawartość chromu w materiale według wynalazku ma szczególne znaczenie dla odporności na intensywne oddziaływanie korozji wysokotemperaturowej, jaka występuje zazwyczaj w komorze spalania silnika wysokoprężnego zasilanego olejem ciężkim. Chrom tworzy na powierzchni głowic dysz szczelne i trwale przylegające warstwy tlenków chromu, które nadają materiałowi odporność chemiczną. Dzięki wysokiej zawartości chromu może on ponadto szybko dyfundować z wnę trza gł owicy na jej powierzchnię i tam uzupeł niać uszkodzenia powstał e w warstwie tlenków.
Materiał zawiera co najmniej jeden pierwiastek reaktywny z grupy, składającej się z lantanu (La), ceru (Cr), itru (Y), hafnu (Hf), skandu (Sc) i pierwiastków ziem rzadkich, przy czym udział każdego pierwiastka reaktywnego wynosi co najwyżej 5%.
Funkcja pierwiastków reaktywnych w materiale polega na ich pozytywnym oddziaływaniu na stabilność samej warstwy tlenków chromu oraz jej przyczepność względem głowicy dyszy. Już niewielkie ilości takich pierwiastków reaktywnych mogą wyraźnie poprawić podatność na utlenianie, zwłaszcza zaś przyczepność warstwy tlenków, w szczególności przy zmiennych obciążeniach cieplnych.
Ze względu na mechaniczne własności technologiczne udział niklu wynosi korzystnie co najmniej 45%. Dzięki mniejszej w związku z tym zawartości chromu materiał jest mniej kruchy i daje się łatwiej przetwarzać względnie obrabiać.
Zgodnie z wynalazkiem materiał składa się w procentach wagowych, z pominięciem typowych zanieczyszczeń, z co najmniej 45% niklu (Ni), 50-55% chromu (Cr), 0-5% węgla (C), 0-5% krzemu (Si) i do 5% jednego lub kilku pierwiastków reaktywnych. Okazał o się , ż e przy takim skł adzie stopu moż na wytwarzać głowice dysz, które znakomicie wytrzymują wysokie łączne obciążenia występujące w silnikach wysokoprężnych dużej mocy, zwłaszcza zaś wykazują wysoką odporność na korozję gazową.
Dodatek takich składników jak na przykład wolfram lub molibden, które mają zwiększać twardość względnie wytrzymałość. w materiale według wynalazku nie jest konieczny.
W praktyce korzystne okazało się, jeżeli udział każ dego pierwiastka reaktywnego wynosi co najwyżej 1%, zwłaszcza co najwyżej 0,2%, udział węgla (C) wynosi co najwyżej 1%, zwłaszcza co najwyżej 0,05%, zaś udział krzemu (Si) wynosi co najwyżej 1%, zwłaszcza co najwyżej 0,5%.
Zazwyczaj wystarcza obecność jednego z pierwiastków reaktywnych w materiale według wynalazku. Zależnie od przeznaczenia korzystne może być jednak wytwarzanie materiału z zastosowaniem kilku pierwiastków reaktywnych.
O własnościach materiału, zwłaszcza stopu, decyduje często nie tylko jego skład chemiczny, lecz także proces wytwarzania. W przypadku materiału według wynalazku, względnie wykonanej z niego dyszy gł owicy, korzystne okazał o się , jeż eli materiał jest wykonany metod ą izostatycznego prasowania na gorąco.
Materiał jest korzystnie wykonany z odpowiedniego proszku metalu o przeważającej wielkości ziarna od 10 do 200 mikrometrów, zwłaszcza od 40 do 150 mikrometrów. Oznacza to, że większa część ziaren proszku ma wielkość od 10 do 200, zwłaszcza od 40 do 150 mikrometrów.
W korzystnej postaci wykonania głowica dyszy ma wzdłużny otwór i co najmniej jeden, wychodzący ze wzdłużnego otworu otwór dyszowy do wprowadzania paliwa do komory spalania, przy czym przejście pomiędzy wzdłużnym otworem i otworem dyszowym jest zaokrąglone, korzystnie elektrochemicznie (metodą anodowo-mechaniczną). Zaokrąglenie obszarów przejściowych pozwala wyeliminować ostre krawędzie na drodze przepływu paliwa, co z kolei optymalizuje warunki przepływu.
Głowica według wynalazku nadaje się zwłaszcza dla dyszy paliwowej silnika spalinowego, zwłaszcza silnika wysokoprężnego. Głowica według wynalazku względnie zaopatrzona w nią dysza paliwowa nadaje się w szczególności dla silników wysokoprężnych dużej mocy, na przykład płukanych
PL 199 117 B1 wzdłużnie dwusuwów wysokoprężnych dużej mocy z napędem wodzikowym lub dla czterosuwów wysokoprężnych dużej mocy.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia dyszę paliwową ze zgodną z wynalazkiem głowicą dyszy, w przekroju.
Na rysunku ukazana jest w przekroju dysza paliwowa silnika wysokoprężnego dużej mocy, zwłaszcza dwusuwu wysokoprężnego dużej mocy z płukaniem wzdłużnym, opatrzona w całości odnośnikiem 1. Dysza paliwowa 1 zawiera zgodną z wynalazkiem głowicę 2 w przykładzie wykonania, zamocowaną na korpusie 3. Korzystnie głowica 2 dyszy jest - jak przedstawiono - połączona rozłącznie z korpusem 3, w związku z czym głowicę moż na wymieniać oddzielnie, czyli bez konieczności dokonywania wymiany całej dyszy paliwowej 1.
Głowica 2 dyszy ma wzdłużny otwór 20 oraz kilka, na przykład pięć, otworów dyszowych 21, z których na rysunku przedstawione są tylko dwa. Poszczególne otwory dyszowe 21 wychodzą ze wzdłużnego otworu 20 i rozciągają się stamtąd w kierunku promieniowym, lekko nachylonym w dół. W czasie pracy paliwo, zazwyczaj olej ciężki lub inne paliwo do silników wysokoprężnych, jest wtryskiwane w znany sposób pulsacyjnie, odpowiednio do cyklu pracy silnika wysokoprężnego dużej mocy, i pod dużym ciśnieniem przez wzdłużny otwór 20 i otwory dyszowe 21 do nie przedstawionej bliżej komory spalania.
W tym przykładzie wykonania głowica 2 dyszy jest wykonana z materia łu będącego stopem na bazie chromu, zawierającym pierwiastek reaktywny. Na pierwiastek reaktywny nadaje się pierwiastek ziem rzadkich lub podobny metal. Odpowiedni jest w szczególności lantan (La), cer (Ce), itr (Y), hafn (Hf), skand (Sc). Materiał ma wysoki udział wagowy niklu od 45 do korzystnie 50%, aby wykazywał lepszą podatność na obróbkę.
W niniejszym przykładzie wykonania zawartość niklu w stopie wynosi powyżej 45%, zaś jako pierwiastek reaktywny zastosowany jest lantan o udziale wagowym poniżej 0,1%. Pomijając typowe zanieczyszczenia resztę stanowi chrom.
Materiał może oczywiście zawierać również więcej niż jeden pierwiastek reaktywny. Korzystnie udział wagowy każdego pierwiastka reaktywnego wynosi co najwyżej zwłaszcza co najwyżej 0,2%.
Głowica 2 dyszy jest korzystnie wykonana metodą izostatycznego prasowania na gorąco (HIP: hot isostatic pressing).
W procesie wytwarzania materiały wyjściowe czyli tutaj chrom, nikiel i lantan jako pierwiastek reaktywny - rozpyla się w znany sposób do postaci proszku. Wielkość ziarna proszku wynosi w niniejszym przykładzie wykonania w przeważającej części od 45 do 150 mikrometrów. W wyniku izostatycznego prasowania na gorąco z proszku wytwarza się półwyrób, na przykład pręt. Z półwyrobu metodami obróbki mechanicznej, zazwyczaj obróbki wiórowej, wykonuje się głowicę 2 dyszy. Wzdłużny otwór 20 oraz otwory dyszowe 21 wierci się. Korzystnie zaokrągla się wówczas obszary przejściowe (krawędzie) pomiędzy wzdłużnym otworem 20 i otworami dyszowymi 21. Krawędzie te zaokrągla się zwykle elektrochemicznie (obróbką anodowo-mechaniczną).
Parametry procesu izostatycznego prasowania na gorąco można optymalizować dla poszczególnych przypadków zastosowań.
Materiał według wynalazku, względnie wykonana zeń głowica 2 dyszy wykazuje bardzo dobrą odporność na korozję gazową i związane z nią ubytki materiału. Spełniają one również bardzo dobrze wymagania w zakresie zespołu obciążeń cieplnych, mechanicznych i chemicznych występujących w silniku wysokoprężnym duż ej mocy. Za pomocą takich gł owic 2 dysz moż na osiągnąć czas pracy wynoszący od 8000 do 15000 godzin. Nawet po tak długim czasie pracy głowice dysz prezentowały się nadal w dobrym stanie. Ten wyjątkowo długi czas pracy jest bardzo korzystny, zwłaszcza w aspekcie ekonomicznym.
Głowica dyszy według wynalazku nadaje się zatem także dla przyszłych generacji silników wysokoprężnych dużej mocy, które mają jeszcze większą moc, zaś zastosowane w nich głowice dysz muszą spełniać jeszcze wyższe wymagania w zakresie wytrzymałości na obciążenia.
Claims (6)
1. Materiał na głowicę dyszy paliwowej silnika spalinowego, zwłaszcza silnika wysokoprężnego dużej mocy, znamienny tym, że materiał jest stopem na bazie chromu, który, z pominięciem typowych zanieczyszczeń, składa się w procentach wagowych z co najmniej 45% niklu (Ni), węgla(C)
PL 199 117 B1 w zakresie powyż ej 0% do 5%, 0% - 5% krzemu (Si) i 50% - 55% chromu (Cr), oraz z co najmniej jednego pierwiastka reaktywnego z grupy składającej się z lantanu (La), ceru (Cr), itru (Y), hafnu (Hf), skandu (Sc) i pierwiastków ziem rzadkich, przy czym udział każdego pierwiastka reaktywnego wynosi co najwyżej 5%.
2. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że udział każdego pierwiastka reaktywnego wynosi co najwyżej 1% wag., zwłaszcza co najwyżej 0,2% wag., udział węgla (C) wynosi co najwyżej 1% wag., zwłaszcza co najwyżej 0,05% wag., zaś udział krzemu (Si) wynosi co najwyżej 1% wag., zwłaszcza co najwyżej 0,5% wag.
3. Materiał według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jest wykonany metodą izostatycznego prasowania na gorąco.
4. Materiał według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jest z odpowiedniego proszku metalu o przeważ ającej wielkości ziarna od 10 do 200 mikrometrów, zwł aszcza od 40 do 150 mikrometrów.
5. Zastosowanie materiału określonego w zastrz. 1 do 4 do wytwarzania głowicy dyszy paliwowej silnika spalinowego, zwłaszcza silnika wysokoprężnego dużej mocy.
6. Zastosowanie według zastrz. 5, znamienne tym, że materiał stosuje się do wytwarzania głowicy dyszy zawierającej wzdłużny otwór (20) i co najmniej jeden, wychodzący ze wzdłużnego otworu (20), otwór dyszowy (21) do wprowadzania paliwa do komory spalania, przy czym przejście pomiędzy wzdłużnym otworem (20) i otworem dyszowym (21) jest zaokrąglone, korzystnie elektrochemicznie.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP02405289 | 2002-04-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL359617A1 PL359617A1 (pl) | 2003-10-20 |
| PL199117B1 true PL199117B1 (pl) | 2008-08-29 |
Family
ID=28686034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL359617A PL199117B1 (pl) | 2002-04-11 | 2003-04-09 | Materiał na głowicę dyszy paliwowej silnika spalinowego oraz zastosowanie takiego materiału |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1353061B1 (pl) |
| JP (1) | JP4870323B2 (pl) |
| KR (1) | KR100959597B1 (pl) |
| CN (1) | CN100436625C (pl) |
| AT (1) | ATE388322T1 (pl) |
| DE (1) | DE50309291D1 (pl) |
| DK (1) | DK1353061T3 (pl) |
| PL (1) | PL199117B1 (pl) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1566539B1 (de) * | 2004-02-23 | 2009-01-14 | Wärtsilä Schweiz AG | Brennstoffeinspritzdüse |
| EP2000550A1 (de) | 2007-06-08 | 2008-12-10 | Wärtsilä Schweiz AG | Werkstoff auf Basis einer CrNi-Legierung, Halbzeug, Komponente für einen Verbrennungsmotor, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Werkstoffs und des Halbzeugs |
| KR20100101516A (ko) | 2009-03-09 | 2010-09-17 | 베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트 | 공작물의 안착면을 코팅하는 방법 및 코팅된 안착면을 구비한 공작물 |
| CN101694199B (zh) * | 2009-08-20 | 2011-05-11 | 余姚市舒春机械有限公司 | 低速柴油机喷嘴 |
| DE102009046437B4 (de) * | 2009-11-05 | 2018-04-19 | Man Diesel & Turbo Se | Verfahren zum Bearbeiten einer Einspritzdüse |
| AT511880B1 (de) * | 2011-09-06 | 2013-12-15 | Bosch Gmbh Robert | Verschleissoptimierte herstellung von konischen spritzlöchern |
| CN115324799B (zh) * | 2022-06-29 | 2023-06-06 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 一种用于表征汽油机喷嘴积碳的方法和装置 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0676638B2 (ja) * | 1986-07-01 | 1994-09-28 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐食性および耐熱性のすぐれた高強度Ｎｉ−Ｃｒ系合金 |
| JPS6331301A (ja) | 1986-07-25 | 1988-02-10 | Sharp Corp | 帯域通過フイルタ |
| JPH0639095Y2 (ja) * | 1988-03-09 | 1994-10-12 | 住友重機械工業株式会社 | ディーゼル機関用燃料噴射ノズル |
| EP0452079A1 (en) * | 1990-04-12 | 1991-10-16 | Tosoh Corporation | High chromium-nickel material and process for producing the same |
| JPH04358054A (ja) * | 1991-06-03 | 1992-12-11 | Kobe Steel Ltd | 耐エロージョン性に優れた溶射用粉末材料および表面 被覆部品 |
| JP3148340B2 (ja) * | 1991-08-27 | 2001-03-19 | 福田金属箔粉工業株式会社 | ハードフェーシング用高靱性クロム基合金、その粉末、および該合金を肉盛した自動車用エンジンバルブ |
| DE69218458T2 (de) * | 1991-12-03 | 1997-10-09 | Advanced Composite Materials Corp., Greer, S.C. | Drucklose sinterung von mit whiskern verstärktem aluminiumoxydverbundwerkstoff |
| JPH05222481A (ja) * | 1992-02-07 | 1993-08-31 | Tosoh Corp | 新規高クロムニッケルメカニカル合金およびその製造方法 |
| DE59205180D1 (de) * | 1992-05-11 | 1996-03-07 | New Sulzer Diesel Ag | Düsenkopf für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung |
| WO1995024286A1 (en) * | 1994-03-10 | 1995-09-14 | Man B & W Diesel A/S | A method of manufacturing a nozzle for a fuel valve, and a nozzle |
| DK0692625T3 (da) * | 1994-07-15 | 2000-04-17 | Wortsilo Nsd Schweiz Ag | Dysehoved til en brændstofindsprøjtningsdyse |
| US6106643A (en) * | 1997-10-14 | 2000-08-22 | Inco Alloys International, Inc. | Hot working high-chromium alloy |
| JPH11285890A (ja) * | 1998-04-02 | 1999-10-19 | Kubota Corp | 高Ｃ・高Ｃｒ−Ｎｉ系溶接棒 |
| JPH11293376A (ja) | 1998-04-14 | 1999-10-26 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 加熱炉炉床部材用Ｃｒ基合金 |
| EP0982493B1 (de) * | 1998-08-27 | 2003-09-24 | Wärtsilä Schweiz AG | Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffeinspritzdüse und Brennstoffeinspritzdüse |
-
2003
- 2003-03-12 AT AT03405171T patent/ATE388322T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-03-12 EP EP03405171A patent/EP1353061B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-03-12 DE DE50309291T patent/DE50309291D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-03-12 DK DK03405171T patent/DK1353061T3/da active
- 2003-03-13 KR KR1020030015814A patent/KR100959597B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2003-04-09 PL PL359617A patent/PL199117B1/pl not_active IP Right Cessation
- 2003-04-10 JP JP2003106188A patent/JP4870323B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2003-04-10 CN CNB031105688A patent/CN100436625C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1353061A2 (de) | 2003-10-15 |
| CN1450186A (zh) | 2003-10-22 |
| ATE388322T1 (de) | 2008-03-15 |
| KR20030081020A (ko) | 2003-10-17 |
| JP2003301233A (ja) | 2003-10-24 |
| CN100436625C (zh) | 2008-11-26 |
| EP1353061B1 (de) | 2008-03-05 |
| PL359617A1 (pl) | 2003-10-20 |
| JP4870323B2 (ja) | 2012-02-08 |
| DE50309291D1 (de) | 2008-04-17 |
| KR100959597B1 (ko) | 2010-05-27 |
| DK1353061T3 (da) | 2008-06-23 |
| EP1353061A3 (de) | 2006-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2352686C2 (ru) | Наноструктурные системы покрытий, компоненты и соответствующие способы изготовления | |
| CN1815830B (zh) | 内燃机的火花塞 | |
| EP1734145A1 (de) | Schichtsystem für ein Bauteil mit Wärmedämmschicht und metallischer Erosionsschutzschicht, Verfahren zur Herstellung und Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbine | |
| KR101563533B1 (ko) | 내고온 부식 특성을 구비한 Ni-Cr-Co계 합금과 그것을 사용해서 표면 개질된 포핏밸브 | |
| PL199117B1 (pl) | Materiał na głowicę dyszy paliwowej silnika spalinowego oraz zastosowanie takiego materiału | |
| CN101548120A (zh) | 阀装置 | |
| CN110747406A (zh) | 一种含稀土粉末冶金天然气发动机气门导管及其制备方法 | |
| KR101534536B1 (ko) | ＣｒＮｉ 합금을 기재로 하는 물질, 준완성품, 연소 엔진용컴포넌트, 및 상기 물질과 상기 준완성품의 제조 방법 | |
| KR20210093176A (ko) | 파이프 및 그 제조방법 | |
| KR100324398B1 (ko) | 연료밸브용노즐및그제조방법 | |
| EP2318668B1 (en) | Cylinder head with valve seat and method for the production thereof | |
| EP0486760B1 (en) | Steel with excellent peel resistance and suitable for apparatus parts in contact with alcoholic fuels | |
| US7401586B2 (en) | Valve seat rings made of basic Co or Co/Mo alloys, and production thereof | |
| USH1869H (en) | Valve train components having an oxidation and corrosion-resistant thermal spray coating | |
| JPH0719147A (ja) | 燃料噴射装置用ノズルヘッド | |
| CN112055794B (zh) | 活塞环 | |
| KR100543675B1 (ko) | 내연기관용 슬라이딩 부품 | |
| Tong et al. | Microstructures and properties of thermal barrier coatings plasma-sprayed by nanostructured zirconia | |
| DE102006016975A1 (de) | Mantelringsegment einer Gasturbine und Verfahren zur Herstellung eines Mantelringsegments | |
| JP5320992B2 (ja) | 高耐性バーナーチップ | |
| JPH04141560A (ja) | 耐食性、耐摩耗性に優れたアルコールまたはアルコール系燃料用燃料噴射ノズルボディ | |
| CN115585129A (zh) | 长寿命柱塞及其制备方法 | |
| Larson et al. | Application of superalloys in internal combustion engine exhaust valves | |
| JPH074246A (ja) | 副室式ディーゼルエンジン用インサート及び製造方法 | |
| Ahmad | Development of Thermal Barrier Coating on Tool Steel Surface |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20100409 |