WO2020051666A1 - Válvula de alívio para um turbocompressor e processo para fabricação de válvula de alívio - Google Patents

Válvula de alívio para um turbocompressor e processo para fabricação de válvula de alívio Download PDF

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Pedro Lerman
Samantha Uehara
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Mahle International GmbH
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Mahle Metal Leve SA
Mahle International GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a relief valve for a turbocharger, in which the crank arm is made of a first material and the shaft is made of a second material other than the first material used for the manufacture of the arm. crank, each of the materials containing a composition that provides the necessary properties according to the application of each component of the relief valve
  • the present invention also relates to a process for the manufacture of the relief valve that allows to separately manufacture the relief arm crank and shaft, using different materials for the manufacture of each component.
  • Relief valves also known as "wastegate" are present in most automobiles that have a turbocharger. This valve is installed in the exhaust manifold and its function is to regulate the flow of gases that pass through the turbine. Its main objective is to prevent the turbine from rotating too fast, which would mean excess air in the engine. Its operation is relatively simple: when the gas pressure reaches the maximum regulated by the system, the valve opens and allows part of the gases to be diverted directly to the exhaust, not passing through the turbine.
  • the turbocharger is a device that basically improves the performance of the internal combustion engine, increasing its power. It takes advantage of the exhaust gases, which are collected and rotate the turbine at high temperatures. Then, the air passes through a small inlet where it is cooled and compressed together with the air sucked in by the compressor side of the turbo. This process, which goes from the hot to the cold side, blows a cooler air and, therefore, richer for the engine burning mixture.
  • the gases reach high temperatures. High heat means high pressure, at which point the relief valves come into play. The relief valve is activated as soon as the desired pressure pre-established in the intake manifold is reached. At this point, the valve opens and allows part of the exhaust gases to bypass the turbine and be directed directly to the exhaust pipe, not taking advantage of the energy present in the gases that have stopped passing through the turbocharging system.
  • This measure allows the rotation of the turbine to be controlled, delivering a higher compression, in addition to ensuring that the pressure does not exceed the maximum working pressure, which prevents possible damage to the equipment.
  • turbochargers that contain a relief valve allow to effectively control the rotation and increase of the pressure of the turbocharger, optimizing the intake air pressure at low engine speeds.
  • Relief valves can be internal or external and basically consist of two parts: a valve head (“valve flap”) and a support element, as shown in figure 2.
  • This support element consists of a shaft (“shaff”), which is driven by an actuator, and a crank arm (“crank arm”), which transfers movement to the valve head.
  • the relief valve head has the function of sealing the turbine housing and is subjected directly to the extremely high temperatures of the exhaust gases.
  • the valve head must have excellent resistance to corrosion, resistance to high temperatures and resistance to deformation.
  • crank arm and the relief valve shaft are currently produced in a single body, forming the support element of the relief valve. While the crank arm must have excellent resistance to corrosion, high temperatures and deformation, the shaft must also have good tribological properties (dry contact with a bushing), as wear-resistance and scuffing at high temperatures.
  • Both the valve head and the support element, crank arm and shaft are usually produced by precision casting (“investment casting”) or, alternatively, by sintering, so that the most common material used for production of the relief valve components is composed of a nickel-based superalloy.
  • the support element formed by the crank arm and the axle is manufactured in a single piece and, therefore, using the same material both for the manufacture of the crank arm and for the manufacture of the axle.
  • crank arm must have excellent resistance to corrosion and at high temperatures ranging between 800 ° C and 1050 ° C
  • shaft must present excellent tribological performance when in contact with a counterpart, with good friction, wear and abrasion resistance, under temperature variations between 350 ° C and 600 ° C.
  • the aim of the present invention is to provide a relief valve for a turbocharger in which the components that form the relief valve are manufactured in separate parts, using different materials for the manufacture of each component.
  • crank arm and the valve shaft are associated by a process that provides high strength to the union portion between the components, providing excellent resistance to breakage.
  • a relief valve for a turbocharger formed by a valve head and a support element, the support element being formed by a crank arm and an axle, the crank arm being made of a first material and the shaft being made of a second material other than the first material used for the manufacture of the crank arm, the first material used for the manufacture of the crank arm being composed of a nickel-based material with at least 30% by weight of nickel, preferably containing up to 0.08% by weight of carbon, 0.5% by weight of silicon, up to 0.5% by weight of manganese, up to 0.015% by weight of phosphorus, up to 0.01% by weight of sulfur, between 13.5 % and 15.5% by weight of chromium, between 30% and 33.5% by weight of nickel, between 0.4% and 1% by weight of molybdenum, between 1.6% and 2.2% by weight of aluminum and iron as waste; alternatively, the first material used for the manufacture of the crank arm being composed of austenitic stainless steel with at least 10% by weight of chro
  • a relief valve for a turbocharger formed by a valve head and a support element, the support element being formed by a crank arm and an axle, in which the valve is obtained by a process that comprises the steps of:
  • FIG. 1 Figure 1 - schematic representation of a turbocharger with indication of the installation position of the relief valve
  • FIG. 3 Figure 3 - representation of the microstructure obtained in the union portion between the crank arm and the relief valve axis of the present invention
  • FIG. 5 Figure 5 - representation of the valve head of the relief valve of the present invention, illustrating the pin associated with the fastening component
  • Figure 6 representation of the microstructure obtained in the union potion between the crank arm and the relief valve axis of the present invention
  • Figure 7 graphical representation of the fatigue resistance achieved by a state of the art relief valve, represented by the letter A, and the relief valve of the present invention, represented by the letter B.
  • the present invention features a relief valve 1 for a turbocharger in which the components forming the relief valve 1 are manufactured in separate parts, using different materials for the manufacture of each component.
  • Figure 1 is a schematic representation of a turbocharger, indicating the position of the relief valve 1.
  • a relief valve is basically formed by two parts, being a valve head 2 (“valve flap”) and a support element, as illustrated in figure 2.
  • This support element consists of an axis 4 ( “Shaff) and a 3 crank arm (“ crank arm ").
  • the relief valve 1 of the present invention features the crank arm 3 being made of a first material and the shaft 4 being made of a second material other than the first material used for the manufacture of the crank arm 3.
  • the first material used for the manufacture of the crank arm 3 is composed of a nickel-based material with at least 30% nickel by weight.
  • the crank arm 3 is made of a first material that contains up to 0.15% by weight of carbon, up to 0.75% by weight of silicon, up to 2% by weight of manganese, up to 0.045% by weight of phosphorus, up to 0.03% by weight of sulfur, between 24% and 26% by weight of chromium, between 19% and 22% by weight of nickel and iron as residue.
  • the first material used for the manufacture of the crank arm 3 is composed of an austenitic stainless steel with at least 10% by weight of chromium and 15% by weight of nickel.
  • the crank arm 3 is made of a first material that contains up to 0.08% by weight of carbon, 0.5% by weight of silicon, up to 0.5% by weight of manganese, up to 0.015% by weight of phosphorus, up to 0.01% by weight of sulfur, between 13.5% and 15.5% by weight of chromium, between 30% and 33.5% by weight of nickel, between 0.4% and 1% by weight of molybdenum, between 1.6 % and 2.2% by weight of aluminum and iron as waste.
  • the shaft 4 must necessarily be made of a second material other than the first material.
  • the second material used to manufacture axis 4 is composed of a nickel-based material with at least 60% nickel by weight.
  • axis 4 is manufactured from a second material containing between 0.04% 0.10% by weight of carbon, up to 1% by weight of silicon, up to 1% by weight of manganese, up to 0.02% by weight phosphorus, up to 0.015% by weight sulfur, between 18% and 21% by weight of chromium, at least 65% by weight of nickel, between 1% and 1.8% by weight of aluminum and up to 3% by weight of iron.
  • valve head 2 is manufactured in a first material, identical to that used in the manufacture of the crank arm 3, or in a second material, identical to that used in the manufacture of shaft 4.
  • first material identical to that used in the manufacture of the crank arm 3
  • second material identical to that used in the manufacture of shaft 4.
  • the selection between the first or the second material for the manufacture of valve head 2 varies according to each project and application.
  • valve head 2 the crank arm 3 and the shaft 4 are manufactured separately by means of a forging process.
  • the valve head 2 and the crank arm 3 are joined by means of a pin, while the crank arm 3 and the shaft 4 are joined by a friction welding process.
  • the forging process itself achieves superior mechanical properties compared to the precision casting process, used in the state of the art, since it provides greater density of disagreements and prevents the formation of microporosities, increasing the strength of the components.
  • the friction welding process is able to refine the microstructure of the joining portion 5 between the crank arm 3 and the axis 4, increasing the mechanical properties in that joining portion 5 and, mainly, increasing the robustness against breakage.
  • Figure 3 illustrates the refined microstructure obtained in the joining portion 5 submitted to the friction welding process.
  • valve components are manufactured separately, allows the use of different materials in the manufacture of the components, enabling the selection of specific optimized materials to obtain different properties.
  • the first material selected for the manufacture of crank arm 3 achieves specific properties to provide an increase in resistance to high temperatures and resistance to corrosion.
  • the second material selected for the manufacture of axis 4 provides specific tribological properties.
  • valve head 2, crank arm 3 and shaft 4 are manufactured separately through a machining process, with valve head 2 and crank arm 3 being associated by means of a pin, while the crank arm 3 and the shaft 4 are joined by a friction welding process.
  • the state-of-the-art A valve showed a 50% survival probability when a force slightly greater than 480 Newton (N) was applied .
  • the valve B of the present invention has a 50% survival probability when a force greater than 650 Newton (N) has been applied.
  • valve B of the present invention It is, therefore, proven to increase the fatigue strength for valve B of the present invention in relation to valve A of the state of the art.
  • the present invention further provides for the application of a coating on the external surface of each of the components of the valve 1, said covering comprises a ceramic coating, PVD or CVD, or a hardening nitriding treatment.
  • the relief valve 1 of the present invention presents greater resistance in relation to the valves of the prior art, due to the possibility of using different and specific materials for each component of the valve 1, being obtained through more efficient processes. simple and have reduced costs in relation to the processes used in the state of the art.

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Abstract

A presente invenção refere-se a uma válvula de alívio (1) para um turbocompressor, em que o braço de manivela (3) é fabricado em um primeiro material e o eixo (4) é fabricado em um segundo material distinto do primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela (3), cada um dos materiais contendo uma composição que fornece as propriedades necessárias de acordo com a aplicação de cada componente da válvula de alívio (1). A presente invenção refere-se também a um processo para a fabricação da válvula de alívio (1) que permite fabricar separadamente o braço de manivela (3) e o eixo (4), utilizando-se materiais distintos para a fabricação de cada componente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "VÁLVULA DE ALÍVIO PARA UM TURBOCOMPRESSOR E PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE VÁLVULA DE ALÍVIO".
[001 ] A presente invenção refere-se a uma válvula de alívio para um turbocompressor, em que o braço de manivela é fabricado em um primeiro material e o eixo é fabricado em um segundo material distinto do primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela, cada um dos materiais contendo uma composição que fornece as propriedades necessárias de acordo com a aplicação de cada componente da válvula de alívio A presente invenção refere-se também a um processo para a fabricação da válvula de alívio que permite fabricar separadamente o braço de manivela e o eixo, utilizando-se materiais distintos para a fabricação de cada componente.
Descrição do estado da técnica
[002] As válvulas de alívio, também conhecidas como “wastegate" , estão presentes na maioria dos automóveis que possuem turbocompressor. Esta válvula é instalada no coletor de escape e sua função é regular o fluxo de gases que passam pela turbina. Seu principal objetivo é evitar que a turbina gire rápido demais, o que significaria excesso de ar no motor. Seu funcionamento é relativamente simples: quando a pressão dos gases atinge o máximo regulado pelo sistema, a válvula se abre e permite que parte dos gases sejam desviados direto para o escapamento, não passando pela turbina.
[003] Resumidamente, o turbocompressor é um dispositivo que basicamente melhora o desempenho do motor de combustão interna, aumentando sua potência. Ele aproveita os gases de escape, que são coletados e giram a turbina em temperaturas elevadas. Em seguida, o ar passa por uma pequena entrada onde é resfriado e comprimido junto com o ar sugado pelo lado do compressor do turbo. Esse processo, que vai do lado quente para o lado frio, sopra um ar resfriado e, portanto, mais rico para a mistura de queima do motor. [004] Na metade quente do turbocompressor, os gases chegam a temperaturas elevadas. Alto calor significa alta pressão, sendo nesse momento que as válvulas de alívio entram em ação. A válvula de alívio é acionada assim que a pressão desejada pré-estabelecida no coletor de admissão é alcançada. Neste momento, a válvula abre e permite que parte dos gases de escape contorne a turbina e sejam direcionados diretamente para o tubo de escape, não aproveitando a energia presente nos gases que deixaram de passar pelo sistema de turbocompressão.
[005] Esta medida faz com que a rotação da turbina seja controlada, entregando uma compressão mais alta, além de garantir que a pressão não ultrapasse a pressão máxima de trabalho, o que evita possíveis danos ao equipamento.
[006] Assim, turbocompressores que contém com uma válvula de alívio permitem controlar de forma eficaz a rotação e aumento da pressão do turbocompressor, otimizando a pressão do ar de admissão em baixas rotações do motor.
[007] As válvulas de alívio podem ser internas ou externas e são constituídas, basicamente, por duas peças: uma cabeça de válvula (“ valve flap”) e um elemento de suporte, conforme ilustrado na figura 2. Este elemento de suporte consiste de um eixo (“ shaff ), o qual é acionado por um atuador, e um braço de manivela (“ crank arm "), que transfere movimento à cabeça de válvula.
[008] A cabeça de válvula de alívio tem a função de vedar o alojamento da turbina e é submetida diretamente às temperaturas extremamente elevadas dos gases de escape. Dessa forma, a cabeça de válvula deve apresentar excelente resistência à corrosão, resistência a temperaturas elevadas e resistência à deformação.
[009] O braço de manivela e o eixo da válvula de alívio são atualmente produzidos em um único corpo, formando o elemento de suporte da válvula de alívio. Enquanto o braço de manivela deve apresentar excelente resistência à corrosão, a temperaturas elevadas e à deformação, o eixo deve apresentar adicionalmente boas propriedades tribológicas (contato seco com uma bucha), como-resistência ao desgaste e a escoriações (“ scuffing”) em altas temperaturas.
[0010] Tanto a cabeça de válvula quanto o elemento de suporte, braço de manivela e eixo, são usualmente produzidos por fundição de precisão (“ investment casting”) ou, alternativamente, por sinterização, de modo que o material mais comum utilizado para produção dos componentes da válvula de alívio é composto por uma superliga à base de níquel.
[001 1 ] Tem-se, porém, que as elevadas pressões aplicadas no processo de fundição de precisão costumam favorecer a formação de porosidades gasosas. Essa formação de porosidades gasosas reduz a resistência à quebra da válvula de alívio, em particular na porção de união entre o braço de manivela e o eixo, considerada a porção mais crítica da válvula e que está mais sujeita a sofrer quebra.
[0012] Atualmente, o elemento de suporte formado pelo braço de manivela e pelo eixo é fabricado em uma única peça e, portanto, utilizando- se o mesmo material tanto para a fabricação do braço de manivela quanto para a fabricação do eixo.
[0013] Cumpre notar, porém, que esses componentes estão sujeitos a solicitações distintas quando em funcionamento em um motor, de modo que o braço de manivela deve apresentar excelente resistência à corrosão e a temperaturas elevadas que variam entre 800°C e 1050°C, enquanto o eixo deve apresentar excelente desempenho tribológico quando em contato com uma contraparte, com boas propriedades de atrito, desgaste e resistência a escoriações, sob variações de temperatura entre 350°C e 600°C.
[0014] Em vista das solicitações distintas as quais o braço de manivela e o eixo são submetidos, faz-se necessária a obtenção de uma válvula de alívio em que o braço de manivela e o eixo sejam fabricados em materiais diferentes específicos para cada aplicação e que forneçam as propriedades necessárias para o excelente funcionamento de cada um dos componentes da válvula.
Objetivos da invenção [0015] Assim, o objetivo da presente invenção está em prover uma válvula de alívio para um turbocompressor em que os componentes que formam a válvula de alívio são fabricados em peças separadas, utilizando-se materiais distintos para a fabricação de cada componente.
[0016] É também objetivo da presente invenção prover uma válvula de alívio para um turbocompressor formada por uma cabeça de válvula e um elemento de suporte, o elemento de suporte sendo formado por um braço de manivela e um eixo, em que o braço de manivela é fabricado em um primeiro material e o eixo é fabricado em um segundo material distinto do primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela.
[0017] Ainda, é um objetivo da presente invenção prover uma válvula de alívio em que o braço de manivela e o eixo da válvula são associados por um processo que fornece elevada robustez à porção de união entre os componentes, proporcionando excelente resistência à quebra.
[0018] Ademais, é um objetivo da presente invenção prover um processo para obtenção de válvula de alívio que possibilite a utilização de materiais distintos para o braço de manivela e o eixo da válvula, referido processo sendo mais simples e apresentando custo reduzido em relação aos processos de fabricação de válvulas de alívio atualmente utilizados.
Breve descrição da invenção
[0019] Os objetivos da presente invenção são alcançados por uma válvula de alívio para um turbocompressor formada por uma cabeça de válvula e um elemento de suporte, o elemento de suporte sendo formado por um braço de manivela e um eixo, o braço de manivela sendo fabricado em um primeiro material e o eixo sendo fabricado em um segundo material distinto do primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela, o primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela sendo composto por um material à base de níquel com pelo menos 30% em peso de níquel, preferencialmente contendo até 0.08% em peso de carbono, 0.5% em peso de silício, até 0.5% em peso de manganês, até 0.015% em peso de fósforo, até 0.01 % em peso de enxofre, entre 13.5% e 15.5% em peso de cromo, entre 30% e 33.5% em peso de níquel, entre 0.4% e 1 % em peso de molibdênio, entre 1.6% e 2.2% em peso de alumínio e ferro como resíduo; alternativamente, o primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela sendo composto por um aço inoxidável austenítico com pelo menos 10% em peso de cromo e 15% em peso de níquel, preferencialmente contendo até 0.15% em peso de carbono, até 0.75% em peso de silício, até 2% em peso de manganês, até 0.045% em peso de fósforo, até 0.03% em peso de enxofre, entre 24% e 26% em peso de cromo, entre 19% e 22% em peso de níquel e ferro como resíduo; o segundo material utilizado para a fabricação do eixo sendo composto por um material à base de níquel com pelo menos 60% em peso de níquel, preferencialmente contendo entre 0.04% 0.10% em peso de carbono, até 1 % em peso de silício, até 1 % em peso de manganês, até 0.02% em peso fósforo, até 0.015% em peso de enxofre, entre 18% e 21 % em peso de cromo, pelo menos 65% em peso de níquel, entre 1 % e 1.8% em peso de alumínio e até 3% em peso de ferro; a cabeça de válvula sendo fabricada com o primeiro material utilizado na fabricação do braço de manivela ou com o segundo material utilizado na fabricação do eixo, a cabeça de válvula, o braço de manivela e o eixo recebendo um revestimento cerâmico, PVD ou CVD, ou um tratamento de nitretação ou um tratamento de endurecimento.
[0020] Os objetivos da presente invenção são alcançados ainda por um processo para fabricação de válvula de alívio tal como descrita acima, o processo compreendendo as etapas de:
[0021 ] i) forjamento ou usinagem do braço de manivela e do eixo em peças separadas; e
[0022] ii) realização de um processo de união de soldagem por atrito para a associação entre o braço de manivela e o eixo.
[0023] iii) realização de um processo de união de soldagem por atrito para a associação entre o braço de manivela e o eixo, em que a cabeça de válvula, o braço de manivela e o eixo recebem um revestimento cerâmico, PVD ou CVD, ou um tratamento de nitretação ou um tratamento de endurecimento. [0024] Ademais, os objetivos da presente invenção são alcançados por uma válvula de alívio para um turbocompressor formada por uma cabeça de válvula e um elemento de suporte, o elemento de suporte sendo formado por um braço de manivela e um eixo, em que a válvula é obtida por um processo que compreende as etapas de:
[0025] i) forjamento da cabeça de válvula;
[0026] ii) forjamento ou usinagem do braço de manivela e do eixo em peças separadas; e
[0027] iii) realização de um processo de união de soldagem por atrito para a associação entre o braço de manivela e o eixo.
Descrição resumida das figuras
[0028] A válvula de alívio para um turbocompressor da presente invenção pode ser mais bem compreendida por meio da seguinte descrição detalhada que é baseada nas figuras abaixo listadas:
[0029] Figura 1 - representação esquemática de um turbocompressor com indicação da posição de instalação da válvula de alívio;
[0030] Figura 2 - representação de uma válvula de alívio com todas as partes que a compõem;
[0031 ] Figura 3 - representação da microestrutura obtida na porção de união entre o braço de manivela e o eixo da válvula de alívio da presente invenção;
[0032] Figura 4 - representação da cabeça de válvula da válvula de alívio da presente invenção;
[0033] Figura 5 - representação da cabeça de válvula da válvula de alívio da presente invenção, ilustrando o pino associado ao componente de fixação;
[0034] Figura 6 - representação da microestrutura obtida na poção de união entre o braço de manivela e o eixo da válvula de alívio da presente invenção; e [0035] Figura 7 - representação gráfica da resistência à fadiga alcançada por uma válvula de alívio do estado da técnica, representada pela letra A, e a válvula de alívio da presente invenção, representada pela letra B. Descrição detalhada das figuras
[0036] A presente invenção apresenta uma válvula de alívio 1 para um turbocompressor em que os componentes que formam a válvula de alívio 1 são fabricados em peças separadas, utilizando-se materiais distintos para a fabricação de cada componente. A figura 1 é uma representação esquemática de um turbocompressor, indicando a posição da válvula de alívio 1.
[0037] Usualmente, uma válvula de alívio é formada por basicamente duas peças, sendo uma cabeça de válvula 2 (“ valve flap”) e um elemento de suporte, conforme ilustrado na figura 2. Este elemento de suporte consiste de um eixo 4 (“ shaff ) e um braço de manivela 3 {“crank arm").
[0038] A válvula de alívio 1 da presente invenção apresenta o braço de manivela 3 sendo fabricado em um primeiro material e o eixo 4 sendo fabricado em um segundo material distinto do primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela 3.
[0039] Em uma primeira configuração construtiva preferencial, o primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela 3 é composto por um material à base de níquel com pelo menos 30% em peso de níquel. Particularmente, o braço de manivela 3 é fabricado em um primeiro material que contém até 0.15% em peso de carbono, até 0.75% em peso de silício, até 2% em peso de manganês, até 0.045% em peso de fósforo, até 0.03% em peso de enxofre, entre 24% e 26% em peso de cromo, entre 19% e 22% em peso de níquel e ferro como resíduo.
[0040] Em uma segunda configuração construtiva preferencial, o primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela 3 é composto por um aço inoxidável austenítico com pelo menos 10% em peso de cromo e 15% em peso de níquel. Particularmente, o braço de manivela 3 é fabricado em um primeiro material que contém até 0.08% em peso de carbono, 0.5% em peso de silício, até 0.5% em peso de manganês, até 0.015% em peso de fósforo, até 0.01 % em peso de enxofre, entre 13.5% e 15.5% em peso de cromo, entre 30% e 33.5% em peso de níquel, entre 0.4% e 1 % em peso de molibdênio, entre 1.6% e 2.2% em peso de alumínio e ferro como resíduo.
[0041 ] Independentemente da composição do primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela 3, o eixo 4 deve necessariamente ser fabricado em um segundo material distinto do primeiro material. Preferencialmente, o segundo material utilizado para a fabricação do eixo 4 é composto por um material à base de níquel com pelo menos 60% em peso de níquel. Em particular, eixo 4 é fabricado em um segundo material contendo entre 0.04% 0.10% em peso de carbono, até 1 % em peso de silício, até 1 % em peso de manganês, até 0.02% em peso fósforo, até 0.015% em peso de enxofre, entre 18% e 21 % em peso de cromo, pelo menos 65% em peso de níquel, entre 1 % e 1.8% em peso de alumínio e até 3% em peso de ferro.
[0042] A cabeça de válvula 2 é fabricada em um primeiro material, idêntico ao utilizado na fabricação do braço de manivela 3, ou em um segundo material, idêntico ao utilizado na fabricação do eixo 4. A seleção entre o primeiro ou o segundo material para a fabricação da cabeça de válvula 2 varia de acordo com cada projeto e aplicação.
[0043] Entre os processos utilizados para a fabricação da válvula de alívio 1 da presente invenção, destacam-se o forjamento e usinagem, seguido de um processo de união realizado por soldagem por atrito.
[0044] Em uma primeira configuração construtiva preferencial, a cabeça de válvula 2, o braço de manivela 3 e o eixo 4 são fabricados separadamente por meio de um processo de forjamento. A cabeça de válvula 2 e o braço de manivela 3 são associados por meio de um pino, enquanto que o braço de manivela 3 e o eixo 4 são unidos por um processo de soldagem por atrito.
[0045] O processo de forjamento em si alcança propriedades mecânicas superiores em relação ao processo de fundição de precisão, utilizado no estado da técnica, uma vez que proporciona maior densidade de discordâncias e evita a formação de microporosidades, aumentando a robustez dos componentes.
[0046] Por sua vez, o processo de soldagem por atrito é capaz de refinar a microestrutura da porção de união 5 entre o braço de manivela 3 e o eixo 4, elevando as propriedades mecânicas nessa porção de união 5 e, principalmente, aumentando a robustez contra quebras. A figura 3 ilustra a microestrutura refinada obtida na porção de união 5 submetida ao processo de soldagem por atrito.
[0047] Adicionalmente, o fato de cada um dos componentes da válvula ser fabricado separadamente, permite a utilização de materiais distintos na fabricação dos componentes, possibilitando a seleção de materiais otimizados específicos para a obtenção de diferentes propriedades.
[0048] Por exemplo, o primeiro material selecionado para a fabricação do braço de manivela 3 alcança propriedades específicas para proporcionar um aumento da resistência a temperaturas elevadas e resistência à corrosão. Por outro lado, o segundo material selecionado para a fabricação do eixo 4 fornece propriedades tribológicas específicas.
[0049] Alternativamente, em uma segunda configuração construtiva preferencial, a cabeça de válvula 2, o braço de manivela 3 e o eixo 4 são fabricados separadamente por meio de um processo de usinagem, com a cabeça de válvula 2 e o braço de manivela 3 sendo associados por meio de um pino, enquanto que o braço de manivela 3 e o eixo 4 são unidos por um processo de soldagem por atrito.
[0050] A elevada resistência à quebra, obtida na porção de união 5 entre o braço de manivela 3 e o eixo 4, é comprovada pela realização de um teste de resistência à fadiga por meio da utilização de uma máquina de pulsação vertical em um banco de testes.
[0051 ] Para o teste, foram comparadas duas válvulas de alívio com designs idênticos, porém, para a válvula de alívio 1 do estado da técnica, indicada pela letra A, sendo utilizado um único material para a fabricação de todos os componentes que formam a válvula, e para a válvula de alívio 1 da presente invenção, indicada pela letra B, sendo utilizado um primeiro material para a fabricação do braço de manivela 3 e um segundo material, distinto ao primeiro material, para a fabricação do eixo 4, com a união entre o braço de manivela 3 e o eixo 4 sendo realizada por meio de um processo de soldagem por atrito.
[0052] Tem-se, ainda, que a válvula de alívio do estado da técnica (letra A) ensaiada no teste de resistência à fadiga é obtida por meio de um processo de fundição de precisão, enquanto a válvula de alívio 1 da presente invenção (letra B) é obtida por meio de processos de forjamento e/ou usinagem, seguido de um processo de soldagem por atrito, tal como descrito anteriormente.
[0053] Conforme é possível observar na representação gráfica do teste de resistência a fadiga, ilustrada na figura 7, a válvula A do estado da técnica apresentou uma probabilidade de sobrevivência de 50% quando se aplicava uma força ligeiramente superior a 480 Newton (N). Em contrapartida, a válvula B da presente invenção apresenta uma probabilidade de sobrevivência de 50% quando uma força superior a 650 Newton (N) foi aplicada.
[0054] Fica, portanto, comprovado o aumento da resistência à fadiga para a válvula B da presente invenção em relação à válvula A do estado da técnica.
[0055] Além dos materiais distintos utilizados para a fabricação da cabeça de válvula 2, do braço de manivela 3 e do eixo 4 da válvula de alívio 1 da presente invenção e da utilização de processo de fabricação de forjamento/usinagem e soldagem, a presente invenção ainda prevê a aplicação de um recobrimento na superfície externa de cada um dos componentes da válvula 1 , o referido recobrimento compreende um revestimento cerâmico, PVD ou CVD, ou um tratamento de nitretação de endurecimento.
[0056] Tais recobrimentos, em conjunto com os materiais e processos utilizados para a obtenção da válvula de alívio 1 da presente invenção garantem excelente resistência e durabilidade não só à válvula em si, mas do turbocompressor como um todo, uma vez que alcança melhor funcionamento e desempenho da válvula 1.
[0057] Em suma, a válvula de alívio 1 da presente invenção apresenta maior resistência em relação ás válvulas do estado da técnica, devido a possibilidade de utilização de materiais distintos e específicos para cada componente da válvula 1 , sendo obtida por meio de processos mais simples e que apresentam custos reduzidos em relação aos processos utilizados no estado da técnica.
Tendo sido descritos exemplos de concretizações preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Válvula de alívio (1 ) para um turbocompressor formada por uma cabeça de válvula (2) e um elemento de suporte, o elemento de suporte sendo formado por um braço de manivela (3) e um eixo (4), caracterizada pelo fato de que o braço de manivela (3) é fabricado em um primeiro material e o eixo (4) é fabricado em um segundo material distinto do primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela (3).
2. Válvula de alívio (1 ) de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que o primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela (3) é composto por um material à base de níquel com pelo menos 30% em peso de níquel.
3. Válvula de alívio (1 ) de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela (3) contém até 0,08% em peso de carbono, 0,5% em peso de silício, até 0,5% em peso de manganês, até 0,015% em peso de fósforo, até 0,01 % em peso de enxofre, entre 13,5% e 15,5% em peso de cromo, entre 30% e 33,5% em peso de níquel, entre 0,4% e 1 % em peso de molibdênio, entre 1 ,6% e 2,2% em peso de alumínio e ferro como resíduo.
4. Válvula de alívio (1 ) de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que o primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela (3) é composto por um aço inoxidável austenítico com pelo menos 10% em peso de cromo e 15% em peso de níquel.
5. Válvula de alívio (1 ) de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que o primeiro material utilizado para a fabricação do braço de manivela (3) contém até 0,15% em peso de carbono, até 0,75% em peso de silício, até 2% em peso de manganês, até 0,045% em peso de fósforo, até 0,03% em peso de enxofre, entre 24% e 26% em peso de cromo, entre 19% e 22% em peso de níquel e ferro como resíduo.
6. Válvula de alívio (1 ) de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que o segundo material utilizado para a fabricação do eixo (4) é composto por um material à base de níquel com pelo menos 60% em peso de níquel.
7. Válvula de alívio (1 ) de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que o segundo material utilizado para a fabricação do eixo (4) contém entre 0,04% 0,10% em peso de carbono, até 1 % em peso de silício, até 1 % em peso de manganês, até 0,02% em peso fósforo, até 0,015% em peso de enxofre, entre 18% e 21 % em peso de cromo, pelo menos 65% em peso de níquel, entre 1 % e 1 ,8% em peso de alumínio e até 3% em peso de ferro.
8. Válvula de alívio (1 ) de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que a cabeça de válvula (2) é fabricada com o primeiro material utilizado na fabricação do braço de manivela (3).
9. Válvula de alívio (1 ) de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que a cabeça de válvula (2) é fabricada com o segundo material utilizado na fabricação do eixo (4).
10. Válvula de alívio (1 ) de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que a cabeça de válvula (2), o braço de manivela (3) e o eixo (4) recebem um revestimento cerâmico, PVD ou CVD, ou um tratamento de nitretação ou um tratamento de endurecimento.
11. Processo para fabricação de válvula de alívio (1 ) tal como definida na reivindicação 1 , a válvula de alívio (1 ) sendo formada por uma cabeça de válvula (2) e um elemento de suporte, o elemento de suporte sendo formado por um braço de manivela (3) e um eixo (4), o processo sendo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
i) forjamento da cabeça de válvula (2);
ii) forjamento do braço de manivela (3) e do eixo (4) em peças separadas; e iii) realização de um processo de união de soldagem por atrito para a associação entre o braço de manivela (3) e o eixo (4).
12. Processo de acordo com a reivindicação 11 , caracterizado pelo fato de que a cabeça de válvula (2), o braço de manivela (3) e o eixo (4) recebem um revestimento cerâmico, PVD ou CVD, ou um tratamento de nitretação ou um tratamento de endurecimento.
13. Processo para fabricação de válvula de alívio (1 ) tal como definida na reivindicação 1 , a válvula de alívio (1 ) sendo formada por uma cabeça de válvula (2) e um elemento de suporte, o elemento de suporte sendo formado por um braço de manivela (3) e um eixo (4), o processo sendo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
i) forjamento da cabeça de válvula (2);
ii) usinagem do braço de manivela (3) e do eixo (4) em peças separadas; e iii) realização de um processo de união de soldagem por atrito para a associação entre o braço de manivela (3) e o eixo (4).
14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a cabeça de válvula (2), o braço de manivela (3) e o eixo (4) recebem um revestimento cerâmico PVD ou CVD, ou um tratamento de nitretação ou um tratamento de endurecimento.
15. Válvula de alívio (1 ) para um turbocompressor formada por uma cabeça de válvula (2) e um elemento de suporte, o elemento de suporte sendo formado por um braço de manivela (3) e um eixo (4), caracterizada pelo fato de que é obtida por um processo que compreende as etapas de:
i) forjamento da cabeça de válvula (2);
ii) forjamento ou usinagem do braço de manivela (3) e do eixo (4) em peças separadas; e
iii) realização de um processo de união de soldagem por atrito para a associação entre o braço de manivela (3) e o eixo (4).
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WO (1) WO2020051666A1 (pt)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11199987A (ja) * 1997-11-10 1999-07-27 Hitachi Metals Ltd 冷間加工に適した耐熱合金
WO2017105942A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Borgwarner Inc. Wastegate component comprising a novel alloy
CN107225325A (zh) * 2017-04-28 2017-10-03 大族激光科技产业集团股份有限公司 放气阀及其焊接方法
DE202018002846U1 (de) * 2018-06-15 2018-06-27 Borgwarner Inc. Turbolader für einen Verbrennungsmotor

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3969109A (en) * 1974-08-12 1976-07-13 Armco Steel Corporation Oxidation and sulfidation resistant austenitic stainless steel
DE2815439C3 (de) * 1978-04-10 1980-10-09 Vereinigte Edelstahlwerke Ag (Vew), Wien Niederlassung Vereinigte Edelstahlwerke Ag (Vew) Verkaufsniederlassung Buederich, 4005 Meerbusch Verwendung eines ferritisch-austenitischen Chrom-Nickel-Stahles
DE2918248B2 (de) * 1979-05-05 1981-05-27 Goetze Ag, 5093 Burscheid Ventilsitzring
GB2087436B (en) * 1980-11-19 1985-06-19 Brico Eng Sintered ferrous alloys
DE3207358C2 (de) * 1982-03-02 1985-06-20 Berchem & Schaberg Gmbh, 4650 Gelsenkirchen Verwendung eines Stahles für Fahrzeugbauteile für hohe Wechselbiegebeanspruchungen
US4754950A (en) * 1984-10-30 1988-07-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Valve
CN100579690C (zh) * 2002-10-07 2010-01-13 曼B与W狄赛尔公司 制造柴油机中燃油阀的喷嘴的方法及喷嘴
DE102005015947B3 (de) * 2005-04-07 2006-07-06 Daimlerchrysler Ag Reibschweißverfahren und Bauteile aus Stahl und Metallaluminid
US20090129967A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-21 General Electric Company Forged austenitic stainless steel alloy components and method therefor
US8430075B2 (en) * 2008-12-16 2013-04-30 L.E. Jones Company Superaustenitic stainless steel and method of making and use thereof
CN201581938U (zh) * 2009-07-31 2010-09-15 芜湖杰锋汽车动力系统有限公司 一种可变流动涡轮增压器
CN102392732A (zh) * 2011-09-24 2012-03-28 无锡威孚英特迈增压技术有限公司 用于两级增压的多阀门旁通阀装置
CN103827463B (zh) * 2011-10-20 2018-05-11 博格华纳公司 涡轮增压器以及用于该涡轮增压器的部件
DK177487B1 (en) * 2012-07-06 2013-07-15 Man Diesel & Turbo Deutschland An exhaust valve spindle for an exhaust valve in an internal combustion engine
JP6283669B2 (ja) * 2012-07-11 2018-02-21 ボーグワーナー インコーポレーテッド 排気ガスターボチャージャ
JP5708893B2 (ja) * 2012-09-07 2015-04-30 新日鐵住金株式会社 鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置
CN102876998B (zh) * 2012-09-29 2015-03-04 西峡县众德汽车部件有限公司 一种耐热钢、涡轮增压器连体壳体及其制备方法
US9856785B2 (en) * 2012-12-05 2018-01-02 Borgwarner Inc. Exhaust-gas turbocharger
CN103912318A (zh) * 2013-01-09 2014-07-09 广西玉柴机器股份有限公司 气体机涡轮增压器旁通阀门组件
US10012138B2 (en) * 2015-12-10 2018-07-03 Honeywell International Inc. Exhaust bypass valve of multi-stage turbocharger
JP6834882B2 (ja) * 2017-09-22 2021-02-24 トヨタ自動車株式会社 ターボチャージャ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11199987A (ja) * 1997-11-10 1999-07-27 Hitachi Metals Ltd 冷間加工に適した耐熱合金
WO2017105942A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Borgwarner Inc. Wastegate component comprising a novel alloy
CN107225325A (zh) * 2017-04-28 2017-10-03 大族激光科技产业集团股份有限公司 放气阀及其焊接方法
DE202018002846U1 (de) * 2018-06-15 2018-06-27 Borgwarner Inc. Turbolader für einen Verbrennungsmotor

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