CN100507024C - 排气阀阀面的滚压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种排气阀阀面的滚压方法，将该排气阀固定于滚压装置的转盘上，然后将滚子压于排气阀的阀面上，在排气阀转动过程中利用滚子向所述的阀面施加压力，滚子向阀面施加压力进行滚压的步骤是先将滚压装置的滚子对准阀面的靠内一侧，然后通过滚子向阀面施加压力，施压过程是：压力增大→压力保持→压力增大→压力保持→…增大至设定最大压力，该压力总体呈台阶式增加，在阀面上滚压出具有一定深度的第一道槽后，松开滚子，然后向阀面上第一道槽的外侧继续滚压出其它槽，最后将滚压出多个槽的阀面加工去除余量。利用本发明的方法使得排气阀表面硬度较采用普通滚压方法可以提高80～110HV，这样排气阀的使用寿命可以提高1～3倍。
Description
技术领域
本发明涉及滚压技术，特别涉及一种在排气阀的阀面进行滚压而增强阀面硬度的方法。
背景技术
为提高低速柴油机排气阀的使用寿命和安全运行，需要在排气阀的阀面堆焊硬质合金以增加该阀面的硬度。但是仅仅堆焊硬质合金后并不能达到所需要的硬度，因此采取一定的措施对堆焊的硬质合金进行硬化。
使得零件表面硬化的方法有多种，最常见的是冷作硬化。即金属在冷态塑性变形中，使金属的强度指标，如屈服点、硬度等提高，塑性指标如伸长率降低的现象。这种工艺的使用例子有：喷砂(提高表面硬度、耐磨性)、冷扎(提高板材型材的强度)、冷墩(提高螺栓的强度)、滚压等等
滚压是利用滚压设备在滚子高速旋转的条件下，由滚子向零件表面施加压力至零件表面一定的深度，最后将挤压出的槽加工去除余量。零件的表面经过在冷状态的滚压，产生滚压的应力，使表面的硬度相应地增加。
而喷砂、冷扎、冷墩工艺较为简单，没有复杂的工艺程序，目前尚没有类似本发明的一些工艺方法。
船用柴油机的排气阀处于高温高压的工作下，对其表面的硬度要求十分高，现有技术中对排气阀的阀面堆焊出硬质合金后，并不进行滚压，或者即使滚压，也是采用一般的常见工艺简单地压入一定的深度，造成阀面的硬度并不能达到应用要求，使用寿命有限。
在现有对排气阀阀阀面的硬化工艺中，将阀面进行堆焊后再进行滚压，然后再时效热处理，这本身就是一门表面硬化的新的技术，目前还没发现有其它的表面硬化工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服上述常见工艺对排气阀阀面滚压时带来了阀面硬度低，使用寿命短的缺点，提供一种应用于排气阀阀面进行滚压的方法，该方法是为排气阀的阀面硬化专门编制的操作工艺，打破以往零件表面硬化硬度提高小的局限性，大幅度提高柴油机排气阀阀面的硬度，达到或超过应用硬度值。
为了达到上述应用效果，本发明提供了如下的技术方案：
一种排气阀阀面的滚压方法，将该排气阀固定于滚压装置的转盘上，然后将滚子压于排气阀的阀面上，在排气阀转动过程中利用滚子向所述的阀面施加压力，所述的滚子向阀面施加压力进行滚压的步骤是：
先将滚压装置的滚子对准阀面的靠内一侧；然后通过滚子向阀面施加压力，施压过程是：压力增大—→压力保持—→压力增大—→压力保持—→……，此后依次增大至设定最大压力，该压力总体呈台阶式增加；在阀面上滚压出具有一定深度的第一道槽后，松开滚子，然后在阀面上第一道槽的外侧继续采用与滚压第一道槽相同的方式滚压出其它槽；最后将滚压出多个槽的阀面加工去除余量。
所述的滚子在向阀面滚压前其前端的接触部位涂有润滑剂。
所述的润滑剂为二硫化钼或或牛油脂等。
利用本方法滚压出的槽的深度控制在2.0～2.2mm，达到最好的滚压效果。
采用上述方法对柴油机排气阀进行滚压后，达到了如下的技术效果：
由于是阶梯式的冷作滚压程序，使得排气阀表面硬度较采用普通滚压方法在同样的滚压深度下可以提高HV15，即表面硬度可达HV540~580(常轨的滚压方法可达到HV525~565)，使用寿命估计可延长2~3年，这样排气阀的使用寿命可以提高1～3倍，也使得低速柴油机的大修期大大延长。
附图说明
图1是本发明排气阀阀面的滚压方法的滚压示意图。
图2是本发明排气阀阀面的滚压方法的压力加载和时间的关系图。
其中，
1—排气阀 11—阀杆 12—阀面 2—滚压设备 21—滚子
具体实施方式
为了实现本发明的滚压方法，在滚压设备上进行了改进。滚压设备具体包括几个***：(1)带有合适夹具的转盘，用来装卡和固定排气阀的阀盘，要求转盘的最小轴向承载能力为15吨，转速范围50～400rpm，转盘的最小驱动能力为5KW；(2)滚压设备包括有控制台、液压缸和一个安装在液压缸上的支架组成，支架支撑着一个直径为160mm的旋转滚子，滚子上有一个带有半径为2.5mm圆角的对称直角边；(3)滚压设备的基础包括用于安装转盘和液压设备的支撑和固定设备，以及阀杆支撑设备。
在实施本发明的方法之前，进行如下的准备工作：排气阀的阀盘根据图纸加工完成，并为后续的加工预留2.5mm的加工余量，同时保证阀盘的外形，使其能够稳定地固定于滚压设备的转盘上。
滚压的顺序和相关的参数如下：
首先，将排气阀1通过阀杆11固定于滚压设备2上。利用转盘上的夹具夹紧排气阀1的阀杆11，并对阀杆11的杆身自排气阀1的底部向上对准阀杆11的中心支撑；
其次，将滚压设备2上的滚子21进行定位，使滚子21的旋转轴指向阀杆11中心轴的径向方向，同时滚子21的旋转轴与阀面12平行，将滚子轻触阀面12，得到一个圆形的印记，测量该印记距离阀杆11中心的距离，调整后启动液压***，排气阀1在滚压设备2上的设置如图1所示；
再次，滚压时若先后滚压多道槽，则从最内侧的槽开始，滚压第一道槽时，液压***通过滚子向阀面施压过程中，在设定的时间段内为固定的压力，呈现压力增大—→压力保持—→压力增大—→压力保持—→……的顺序，此后直至设定最大压力，该压力总体呈台阶式增加，滚压完成第一道槽后将滚子向外移动，开始滚压第二道槽，其它依次完成，施加的压力和时间的关系如图2中的曲线所示；
最后，对滚压过多道槽的排气阀的阀盘进行热处理和精加工。
下面结合两个实施例来对本发明的方法进一步说明。
实施例1
排气阀的阀面材料为NiCr18Fe18Nb合金时，对排气阀阀面的滚压方法的具体步骤如下：
将该排气阀固定于滚压装置的转盘上，然后将滚子压于排气阀的阀面附近，滚子的表面涂有二硫化钼作为润滑剂；
将滚压装置的滚子对准阀面的靠内一侧，然后通过滚子向阀面施加压力，施压过程在设定的时间段内为固定的压力，且该压力随呈台阶式增加，本实施例中利用液压***向滚子施加压力，每间隔30秒增加2吨的载荷，最终的载荷为8吨，具体实施过程是，第一个30秒时，液压***通过滚子向阀面施加的压力由0吨增加到2吨；第二个30秒时，液压***保持对阀面2吨的压力；第三个30秒时，液压***通过滚子向阀面施加的压力从2吨增加到4吨；第四个30秒时，液压***保持对阀面4吨的压力，其它依次类推，直至最终的载荷为8吨；
在阀面上滚压出具有深度为2.0mm的第一道槽后，松开滚子，然后向阀面外侧继续滚压出六道槽，最后将滚压出七道环形槽的阀面加工去除加工余量。
经过上述过程的滚压以后，阀面的表面硬度增加HV15，即阀面表面硬度可达HV540(常轨的滚压方法可达到HV525)，使用寿命估计可延长2年。
实施例2
排气阀的阀面材料为NiCr18Co12Nb合金时，对排气阀阀面的滚压方法的具体步骤如下：
将该排气阀固定于滚压装置的转盘上，然后将滚子压于排气阀的阀面附近，滚子的表面涂有牛油脂作为润滑剂；
将滚压装置的滚子对准阀面的靠内一侧，然后通过滚子向阀面施加压力，施压过程在设定的时间段内为固定的压力，且该压力随呈台阶式增加，本实施例中利用液压***向滚子施加压力，每30秒增加2吨的载荷，最终的载荷为10吨；
在阀面上滚压出具有深度为2.2mm的第一道槽后，松开滚子，然后向阀面外侧继续滚压出其它槽，最后将滚压出多个槽的阀面加工去除余量。经过上述过程的滚压以后，阀面的表面硬度增加HV15左右，即阀面表面硬度可达HV580(常轨的滚压方法可达到HV565)，使用寿命估计可延长3年。
上述只是本发明的具体使用例子，并不能因为其而限制本发明的保护范围，总而言之，本发明的保护范围还包括那些对于本领域技术人员来说显而易见的变换和替代。
Claims (4)
1.一种排气阀阀面的滚压方法，将该排气阀固定于滚压装置的转盘上，然后将滚子压于排气阀的阀面上，在排气阀转动过程中利用滚子向所述的阀面施加压力，其特征在于，所述的滚子向阀面施加压力进行滚压的步骤是先将滚压装置的滚子对准阀面的靠内一侧；然后通过滚子向阀面施加压力，施压过程是：压力增大—→压力保持—→压力增大—→压力保持—→……，此后依次增大至设定最大压力，该压力总体呈台阶式增加；在阀面上滚压出具有一定深度的第一道槽后，松开滚子，然后向阀面外侧继续滚压出其它槽；最后将滚压出多个槽的阀面加工去除余量。
2.根据权利要求1所述的排气阀阀面的滚压方法，其特征在于，所述的滚子在向阀面滚压前其前端的接触部位涂有润滑剂。
3.根据权利要求2所述的排气阀阀面的滚压方法，其特征在于，所述的润滑剂为二硫化钼或牛油脂。
4.根据权利要求1或2所述的排气阀阀面的滚压方法，其特征在于，滚压出槽的深度为2.0～2.2mm。
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