一種替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門座圈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣口座圈。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于大氣污染和石油資源匿乏，該就要求不斷減少來自機(jī)動(dòng)車的有害排 放和增加使用替代燃料，所W很多國家都在使用替代燃料來替代汽油、柴油燃料，目前比較 廣泛使用的替代燃料為天然氣、甲醇、己醇等燃料，該些替代燃料是W后可再生能源的發(fā)展 方向，所W需要開發(fā)高強(qiáng)度氣口座圈來滿足替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)使用。
[0003] 替代燃料的使用對發(fā)動(dòng)機(jī)氣口座圈來說的使用環(huán)境更加惡劣，一方面是沒有汽油 潛熱所引起的冷卻效果，故氣口座圈溫度較高，二是燃料中沒有可充當(dāng)潤滑劑的膠質(zhì)成分， 潤滑條件差，H是燃料帶來的腐蝕磨損，氣口座圈在上述環(huán)境條件下易造成氣口座圈磨損 還會(huì)造成相匹配的氣口異常磨損及開裂，導(dǎo)致氣口漏氣，進(jìn)而產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)、冷啟動(dòng)不良 等故障現(xiàn)象，引起客戶抱怨，給公司聲譽(yù)帶來惡劣影響。
[0004] 現(xiàn)有的替代燃料氣口座圈材料是一種滲銅材料，目的是通過添加銅元素增加氣口 座圈的熱傳導(dǎo)性，但是替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)氣口與氣口座圈之間的工作環(huán)境比普通燃料更惡 劣，尤其是潤滑條件差，銅容易在干磨損的情況下產(chǎn)生塑性流動(dòng)導(dǎo)致氣口座圈材料粘附在 氣口密封面上會(huì)加劇氣口與氣口座圈之間的磨損，進(jìn)而引起氣口與氣口座圈之間密封失 效。還有就是現(xiàn)有替代燃料氣口座圈材料硬質(zhì)粒子的含量較低一般在20%左右，硬質(zhì)粒子 含量低在使用天然氣等燃料時(shí)耐磨性很難滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣口座圈。
[0006] 為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了 W下方案： 一種替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣口座圈，其特征在于：氣口座圈的化學(xué)成份(重量百分比）為： C 含量 0. 8%-1. 2%，Si 含量 0. 8%-1. 2%，Mn 含量 0. 4%-0. 7%，S 含量 0. 6%-0. 9%，Ni 含量 5%-7〇/〇， Cr含量4%-6%，Mo含量10%-15%，Co含量22%-27%，余量為化。
[0007] 優(yōu)選的，氣口座圈的化學(xué)成份(重量百分比）為；C含量1%，Si含量0. 9%，Mn含量 0. 5%，S含量0. 7%，Ni含量6%，Cr含量5%, Mo含量12%，Co含量23%，余量化。
[0008] 進(jìn)一步，氣口座圈采用粉末冶金的加工方法制成。
[0009] 進(jìn)一步，氣口座圈粉末冶金加工過程中采用兩次壓制、兩次燒結(jié)的制作工藝。
[0010] 進(jìn)一步，氣口座圈粉末冶金加工過程在真空環(huán)境中進(jìn)行。
[0011] 該替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣口座圈具有W下有益效果： (1)本發(fā)明中，氣口座圈材料含有一定量的Co、MoXr、Ni元素，該元素的初始氧化溫度 較低，易在早期形成氧化物，該氧化物會(huì)在氣口座圈密封面形成一層氧化物薄膜，增加氣口 與氣口座圈的自潤滑性，能夠減少氣口與氣口座圈之間的磨損，同時(shí)Co-Mo-化系硬質(zhì)粒子 相比現(xiàn)有化-W-C系硬質(zhì)粒子的動(dòng)摩擦系數(shù)較低，Co-Mo-化系硬質(zhì)粒子耐磨性要優(yōu)于現(xiàn)有 Cr-W-C系硬質(zhì)粒子。
[001引 （2)本發(fā)明中的氣口座圈材料Co-Mo-h系硬質(zhì)粒子的含量達(dá)到了 40%左右，與現(xiàn) 有技術(shù)相比，提高了耐磨性、提高了硬質(zhì)粒子的含量，硬質(zhì)粒子含量較高具有較高的耐磨性 能抵抗氣口的較大沖擊力，同時(shí)該氣口座圈材料硬質(zhì)粒子的含量處于比較合理的范圍，不 會(huì)引起過飽和狀態(tài)，導(dǎo)致一方面成型性較差，一方面氣口座圈強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)下降趨勢。
[0013] (3)本發(fā)明中的氣口座圈材料不含有化元素，因?yàn)樘娲剂嫌绕涫翘烊粴馊剂希?氣口與氣口座圈之間相當(dāng)于是零潤滑，Cu元素易在氣口沖擊下產(chǎn)生塑性流動(dòng)形成顆粒粘在 氣口密封面上，會(huì)加劇氣口與氣口座圈之間的磨損，進(jìn)而引起氣口與氣口座圈之間密封失 效。
[0014] (4)本發(fā)明中的氣口座圈材料含有S、Mn元素，該元素會(huì)在制作過程中產(chǎn)生MnS，它 不僅是一個(gè)機(jī)加工助劑能保證良好的機(jī)加工工藝性，還具有一定的自潤滑性能夠改善氣口 與氣口座圈之間的磨損。
[0015] (5)本發(fā)明氣口座圈采用粉末冶金的加工方法，加工過程中采用兩次壓制、兩次燒 結(jié)的制作工藝。本發(fā)明制作方法屬于燒結(jié)鍛造工藝制作方法，一方面提高座圈的成型性，一 方面提高材料的密度、強(qiáng)度、硬度保證氣口座圈具有較高的耐磨性，同時(shí)能夠抵抗氣口的沖 擊力及側(cè)向力等。
【附圖說明】
[0016] 圖1 ;部分Co-Mo-化系和化-W-C系金屬的初始氧化溫度對比圖； 圖2 ;部分Co-Mo-化系和化-W-C系金屬氧化物的摩擦系數(shù)對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明： 一種替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣口座圈，其化學(xué)成份(重量百分比）為；C含量0. 8%-1. 2%，Si 含量 0. 8%-l. 2%，Mn 含量 0. 4%-0. 7%，S 含量 0. 6%-0. 9%，Ni 含量 5%-7%，Cr 含量 4%-6%，Mo 含量10%-15%，Co含量22%-27%，余量為化。
[0018] 本發(fā)明氣口座圈材料硬質(zhì)粒子含量較高，硬質(zhì)粒子含量高成型性相比較差，所W 本發(fā)明氣口座圈采用粉末冶金的加工方法，加工過程中采用兩次壓制、兩次燒結(jié)的制作方 法。本發(fā)明制作方法屬于燒結(jié)鍛造工藝制作方法，一方面提高座圈的成型性，一方面提高材 料的密度、強(qiáng)度、硬度保證氣口座圈具有較高的耐磨性，同時(shí)能夠抵抗氣口的沖擊力及側(cè)向 力等。為了改善燒結(jié)條件，該氣口座圈粉末冶金的加工過程是在真空中進(jìn)行的。
[001引 實(shí)施例1 : 替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣口座圈，其化學(xué)成份(重量百分比）為；C含量l%，Si含量0.9%，Mn 含量0. 5%，S含量0. 7%，Ni含量6%，Cr含量5%, Mo含量12%，Co含量23%，余量化。
[0020] 該氣口座圈采用粉末冶金的加工方法，在真空環(huán)境中進(jìn)行，加工過程中采用兩次 壓制、兩次燒結(jié)的制作工藝。
[0021] 本發(fā)明中為了改善氣口座圈材料的耐磨性、自潤滑性，改進(jìn)了硬質(zhì)顆粒的類型并 增加了硬質(zhì)粒子的含量，硬質(zhì)粒子材料由現(xiàn)有的化-W-C系改為具有高強(qiáng)度和潤滑性能的 Co-Mo-化系材料，與化-W-C系相比，Co-Mo-化系硬質(zhì)粒子具有較小的動(dòng)摩擦系數(shù)和較好 的自潤滑性能，如圖1所示Co、Mo、化元素的初始氧化溫度較低，所W發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)氣口座圈 溫度升高時(shí)，Co-Mo-化系硬質(zhì)粒子能在早期在氣口座圈密封面上形成一層氧化物薄膜，增 加氣口與氣口座圈之間的潤滑性，能夠降低氣口與氣口座圈之間的磨損，同時(shí)如圖2所示 Co-Mo-化系硬質(zhì)粒子與化-W-C系硬質(zhì)粒子相比的動(dòng)摩擦系數(shù)更低，所W Co-Mo-化系硬質(zhì) 粒子耐磨性優(yōu)于現(xiàn)有化-W-C系硬質(zhì)粒子。
[0022] 本發(fā)明中為了提高耐磨性提高了硬質(zhì)粒子的含量，其中Co、Mo、化、Ni元素的重量 百分含量分別為22-27%、10-15%、4-6%、5-7%，可^看出〔〇-]\1〇-化系硬質(zhì)粒子的含量達(dá)到了 45%左右，現(xiàn)有材料硬質(zhì)粒子含量一般為20%左右，硬質(zhì)粒子含量較高具有較高的耐磨性能 抵抗氣口的較大沖擊力，同時(shí)該氣口座圈材料硬質(zhì)粒子的含量處于比較合理的范圍，若是 含量再高會(huì)引起過飽和狀態(tài)，導(dǎo)致一方面成型性較差，一方面氣口座圈強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)下降趨 勢。本發(fā)明中不含有Cu元素，在使用天然氣等燃料時(shí)，由于氣口與氣口座圈間潤滑性較差， Cu材料較軟容易產(chǎn)生塑性流動(dòng)，塑性流動(dòng)后氣口座圈材料會(huì)粘附到氣口密封面上加劇氣口 與氣口座圈之間的磨損，所W本發(fā)明氣口座圈材料不含Cu元素。
[0023] 本發(fā)明氣口座圈由于硬質(zhì)粒子含量較高，所W機(jī)加工工藝性較差，所W為了提高 切削性能，加入了一定量的S、Mn元素，該元素會(huì)在制作過程中產(chǎn)生MnS，一方面改善切削性 能，一方面MnS還具有自潤滑性。
[0024] 為了驗(yàn)證本發(fā)明的氣口座圈材料耐磨性要優(yōu)于市場的現(xiàn)有替代燃料氣口座圈材 料，針對兩款材料安排了氣口座圈磨耗對比試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度選用了 2500、3000、3500 H種溫 度，試驗(yàn)時(shí)間化，凸輪轉(zhuǎn)速3000rpm，加熱設(shè)備LPG燃燒器，氣口選用同一廠家、同一表面處 理、同一批次氣口，試驗(yàn)結(jié)果如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門座圈，其特征在于：氣門座圈的化學(xué)成份(重量百分比） 為：C 含量 0· 8%-1· 2%，Si 含量 0· 8%-1· 2%，Mn 含量 0· 4%-0· 7%，S 含量 0· 6%-0· 9%，Ni 含量 5%-7%，Cr 含量 4%-6%，Mo 含量 10%-15%，Co 含量 22%-27%，余量為 Fe。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門座圈，其特征在于：氣門座圈的化學(xué) 成份(重量百分比）為：C含量1%，Si含量0. 9%，Mn含量0. 5%，S含量0. 7%，Ni含量6%，Cr 含量5%，Mo含量12%，Co含量23%，余量Fe。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門座圈，其特征在于：氣門座圈采 用粉末冶金的加工方法制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門座圈，其特征在于：氣門座圈粉末冶 金加工過程中采用兩次壓制、兩次燒結(jié)的制作工藝。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門座圈，其特征在于：氣門座圈粉末冶 金加工過程在真空環(huán)境中進(jìn)行。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門座圈，其化學(xué)成份（重量百分比）為：C含量0.8%-1.2%，Si含量0.8%-1.2%，Mn含量0.4%-0.7%，S含量0.6%-0.9%，Ni含量5%-7%，Cr含量4%-6%，Mo含量10%-15%，Co含量22%-27%，余量為Fe；該氣門座圈采用粉末冶金的加工方法，在真空環(huán)境中進(jìn)行，加工過程中采用兩次壓制、兩次燒結(jié)的制作工藝。本發(fā)明是一款高耐磨性、高耐熱性、高耐腐蝕性的氣門座圈，而且還能保證氣門座圈與氣門的良好匹配性，同時(shí)該高強(qiáng)度的氣門座圈材料具有良好的切削性不會(huì)造成機(jī)加工成本過高。本發(fā)明硬質(zhì)粒子的含量達(dá)到了45%左右，是一款高強(qiáng)度的氣門座圈能滿足各種替代燃料使用。
【IPC分類】C22C30-00, C22C38-60, B22F5-00, B22F3-16
【公開號(hào)】CN104630659
【申請?zhí)枴緾N201510060169
【發(fā)明人】劉春紅
【申請人】奇瑞汽車股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月5日