CN104831184A - 一种发动机气缸气门组 - Google Patents
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Abstract
一种发动机气缸气门组,包括进气门和安装于进气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈,铁基合金材料可以充分满足发动机气门主体材料的强度要求;对发动机气门进行碳氮共渗热处理提高进气门的硬度及强度,避免出现腐蚀点。
Description
技术领域
本发明涉一种发动机气缸气门组,属于汽车发动机配件技术领域。
背景技术
汽车发动机的配气机构是保证发动机在工作过程中,按一定时间使新鲜混合气进入气缸,并将燃烧后的废气排除气缸的工作机构,气门组件则是发动机进、排气的控制部分,气门组件工作是否正常,直接影响发动机的动力性。目前,气门组件包括气门、锁片、气门弹簧座、挺柱、垫片、气门弹簧等零件,气门的往复运动是靠凸轮轴作用挺柱或垫片,挺柱推动气门来实现的,现有气门和气门弹簧座通常采用重量较大耐冲击性能差,容易形成微裂纹影响气门组的使用寿命。
发明内容
一种发动机气缸气门组,包括进气门和安装于进气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈,
制造所述进气门方法步骤为:
按照进气门主体材料元素组分进行熔炼,后进行铸造,得到坯料,进气门主体材料为:C0.13-0.27%,Si3.4-4%,Mn0.8-0.95%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti1.2-1.9%,Cr 5-7%,W 3-4%,Ni2.8-3.24%,Co 1-1.2%,余量为Fe及不可避免的杂质;
将坯料采用电热镦锻造,终锻温度为900℃,锻造变形量控制在65%-85%,镦粗速度为10mm/s;
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1050-1080℃保温10s后水淬,450-500℃回火;然后980-1010℃保温10s后油淬,430-440℃回火;最后950-970℃保温10s后油淬,380-410℃回火;
热处理后进行对工件切削加工,
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理,强渗过程:温度950-980℃范围,碳势和氮势采取四级步骤,碳势0.4-0.6%,氮势1.2-1.4%,保温3h,然后升高碳势至0.7-0.9%,降低氮势至1.0-1.1%,保温2h,再升高碳势至1.0-1.1%,降低氮势至0.7-0.9%,保温2h,最后升高碳势至1.2-1.6%,降低氮势至0.4-0.5%,保温2.5h;强渗后进行扩散,扩散过程:控制炉温度降至900-920℃,保温3h,降温至820-850℃,保温4h,扩散过程碳势控制在1.2~1.3%之间,氮势控制在1.0~1.1%之间;空冷至室温;扩散后进行淬火,淬火过程:在840℃进行油淬,油温控制在65℃;清洗过程:去除零部件表面油渍,清洗液温度控制在40℃;回火:进行低温回火,控制炉温度180℃,时间150-200分钟。
对工件锥面磨削加工,
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊,锥面堆焊工艺为:150-200℃预热,非转移弧电压20V,非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm,焊接完成后缓慢冷却;堆焊层材料为:Co 38.5-40%,Ni 0.68-0.95%,B 0.1-0.25%,Ta 0.2-0.6%,Sn 1-3%,Gd 0.12-0.26%,C 0.05-0.13%,余量为W;
对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钨涂层,涂层厚度约10-15微米;之后在碳化钨涂层外涂覆氧化铝涂层,涂层厚度约5-10微米,得到进气门。
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6-7﹪,Zn:3-4﹪,Sn:1-2﹪,Ni:0.8-0.9﹪,Ti:0.6-0.7﹪,Fe:0.3-0.4﹪,Cr:0.1-0.2﹪,V:0.1-0.2﹪,Si:0.08-0.09﹪,Al:0.05-0.06﹪,La:0.02-0.03﹪,Ce:0.01-0.02﹪,余量为Cu及不可避免的杂质;
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料,原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注,脱模后,得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热,升温至600℃,升温速率200℃/小时,保温1小时,后降温至400℃,降温速率100℃/小时,后再次降温至300℃,降温速率25℃/小时,保温2小时,后再次降温至200℃,降温速率40℃/小时,保温4小时,后空冷至室温,
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氮化钛涂层,涂层厚度10-15微米,得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
所述的一种发动机气缸气门组,进气门主体材料为:C 0.13%,Si 3.4%,Mn 0.8%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti 1.2%,Cr 5 %,W 3 %,Ni 2.8%,Co 1%,余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的一种发动机气缸气门组,进气门主体材料为:C 0.27%,Si 4%,Mn 0.95%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti 1.9%,Cr 7%,W 4%,Ni 3.24%,Co 1.2%,余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的一种发动机气缸气门组,进气门主体材料为:C 0.2%,Si 3.7%,Mn 0.9%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti 1.5%,Cr 6%,W 3.5%,Ni 3%,Co 1.1%,余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的一种发动机气缸气门组,堆焊层材料为:Co 38.5%,Ni 0.68%,B 0.1%,Ta 0.2%,Sn 1%,Gd 0.12%,C 0.05%,余量为W。
所述的一种发动机气缸气门组,堆焊层材料为:Co 40%,Ni 0.95%,B 0.25%,Ta 0.6%,Sn 3%,Gd 0.26%,C 0.13%,余量为W。
所述的一种发动机气缸气门组,堆焊层材料为:Co 39%,Ni 0.8%,B 0.18%,Ta 0.4%,Sn 2%,Gd 0.2%,C 0.1%,余量为W。
所述的一种发动机气缸气门组,上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6﹪,Zn:3﹪,Sn:1﹪,Ni:0.8﹪,Ti:0.6﹪,Fe:0.3﹪,Cr:0.1﹪,V:0.1﹪,Si:0.08﹪,Al:0.05﹪,La:0.02﹪,Ce:0.01﹪,余量为Cu及不可避免的杂质。
所述的一种发动机气缸气门组,上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg: 7﹪,Zn: 4﹪,Sn: 2﹪,Ni: 0.9﹪,Ti: 0.7﹪,Fe: 0.4﹪,Cr: 0.2﹪,V: 0.2﹪,Si: 0.09﹪,Al: 0.06﹪,La: 0.03﹪,Ce: 0.02﹪,余量为Cu及不可避免的杂质。
所述的一种发动机气缸气门组,上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6.5﹪,Zn:3.5﹪,Sn:1.5﹪,Ni:0.85﹪,Ti:0.65﹪,Fe:0.35﹪,Cr:0.15﹪,V:0.15﹪,Si:0.085﹪,Al:0.055﹪,La:0.025﹪,Ce:0.015﹪,余量为Cu及不可避免的杂质。
上述发明内容相对于现有技术的有益效果在于:1)本发明铁基合金材料可以充分满足发动机气门主体材料的强度要求;2)对发动机气门进行碳氮共渗热处理提高进气门的硬度及强度,避免出现腐蚀点; 3)通过堆焊处理使得发动机气门锥面达到更高的耐磨性和耐冲击,相应的疲劳性能也得到提高;4)通过对发动机气门涂覆涂层,提高材料的防腐、耐高温、耐磨性能。5)气门弹簧座圈进行涂覆涂层涂层增加其表面耐磨性和硬度的效果。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现详细说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种发动机气缸气门组,包括进气门和安装于进气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈,
制造所述进气门方法步骤为:
按照进气门主体材料元素组分进行熔炼,后进行铸造,得到坯料,进气门主体材料为:C0.13%,Si3.4%,Mn0.8%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti1.2%,Cr 5%,W 3%,Ni2.8%,Co 1%,余量为Fe及不可避免的杂质;
将坯料采用电热镦锻造,终锻温度为900℃,锻造变形量控制在65%-85%,镦粗速度为10mm/s;
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1050℃保温10s后水淬,450℃回火;然后980℃保温10s后油淬,430℃回火;最后950℃保温10s后油淬,380℃回火;
热处理后进行对工件切削加工,
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理,强渗过程:温度950-980℃范围,碳势和氮势采取四级步骤,碳势0.4-0.6%,氮势1.2-1.4%,保温3h,然后升高碳势至0.7-0.9%,降低氮势至1.0-1.1%,保温2h,再升高碳势至1.0-1.1%,降低氮势至0.7-0.9%,保温2h,最后升高碳势至1.2-1.6%,降低氮势至0.4-0.5%,保温2.5h;强渗后进行扩散,扩散过程:控制炉温度降至900-920℃,保温3h,降温至820-850℃,保温4h,扩散过程碳势控制在1.2~1.3%之间,氮势控制在1.0~1.1%之间;空冷至室温;扩散后进行淬火,淬火过程:在840℃进行油淬,油温控制在65℃;清洗过程:去除零部件表面油渍,清洗液温度控制在40℃;回火:进行低温回火,控制炉温度180℃,时间150-200分钟。
对工件锥面磨削加工,
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊,锥面堆焊工艺为:150-200℃预热,非转移弧电压20V,非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm,焊接完成后缓慢冷却;堆焊层材料为:Co 38.5%,Ni 0.68%,B 0.1%,Ta 0.2%,Sn 1%,Gd 0.12%,C 0.05%,余量为W;
对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钨涂层,涂层厚度约10微米;之后在碳化钨涂层外涂覆氧化铝涂层,涂层厚度约5微米,得到进气门。
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6﹪,Zn:3﹪,Sn:1﹪,Ni:0.8﹪,Ti:0.6﹪,Fe:0.3﹪,Cr:0.1﹪,V:0.1﹪,Si:0.08﹪,Al:0.05﹪,La:0.02﹪,Ce:0.01﹪,余量为Cu及不可避免的杂质;
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料,原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注,脱模后,得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热,升温至600℃,升温速率200℃/小时,保温1小时,后降温至400℃,降温速率100℃/小时,后再次降温至300℃,降温速率25℃/小时,保温2小时,后再次降温至200℃,降温速率40℃/小时,保温4小时,后空冷至室温,
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氮化钛涂层,涂层厚度10微米,得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
实施例2
一种发动机气缸气门组,包括进气门和安装于进气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈,
制造所述进气门方法步骤为:
按照进气门主体材料元素组分进行熔炼,后进行铸造,得到坯料,进气门主体材料为:C 0.27%,Si 4%,Mn 0.95%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti 1.9%,Cr 7%,W 4%,Ni 3.24%,Co 1.2%,余量为Fe及不可避免的杂质;
将坯料采用电热镦锻造,终锻温度为900℃,锻造变形量控制在65%-85%,镦粗速度为10mm/s;
锻造后进行多级调质热处理工艺:在 1080℃保温10s后水淬, 500℃回火;然后1010℃保温10s后油淬, 440℃回火;最后970℃保温10s后油淬, 410℃回火;
热处理后进行对工件切削加工,
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理,强渗过程:温度950-980℃范围,碳势和氮势采取四级步骤,碳势0.4-0.6%,氮势1.2-1.4%,保温3h,然后升高碳势至0.7-0.9%,降低氮势至1.0-1.1%,保温2h,再升高碳势至1.0-1.1%,降低氮势至0.7-0.9%,保温2h,最后升高碳势至1.2-1.6%,降低氮势至0.4-0.5%,保温2.5h;强渗后进行扩散,扩散过程:控制炉温度降至900-920℃,保温3h,降温至820-850℃,保温4h,扩散过程碳势控制在1.2~1.3%之间,氮势控制在1.0~1.1%之间;空冷至室温;扩散后进行淬火,淬火过程:在840℃进行油淬,油温控制在65℃;清洗过程:去除零部件表面油渍,清洗液温度控制在40℃;回火:进行低温回火,控制炉温度180℃,时间150-200分钟。
对工件锥面磨削加工,
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊,锥面堆焊工艺为:150-200℃预热,非转移弧电压20V,非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm,焊接完成后缓慢冷却;堆焊层材料为:Co 40%,Ni 0.95%,B 0.25%,Ta 0.6%,Sn 3%,Gd 0.26%,C 0.13%,余量为W;
对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钨涂层,涂层厚度约10-15微米;之后在碳化钨涂层外涂覆氧化铝涂层,涂层厚度约5-10微米,得到进气门。
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg: 7﹪,Zn: 4﹪,Sn: 2﹪,Ni: 0.9﹪,Ti: 0.7﹪,Fe: 0.4﹪,Cr: 0.2﹪,V: 0.2﹪,Si: 0.09﹪,Al: 0.06﹪,La: 0.03﹪,Ce: 0.02﹪,余量为Cu及不可避免的杂质;
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料,原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注,脱模后,得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热,升温至600℃,升温速率200℃/小时,保温1小时,后降温至400℃,降温速率100℃/小时,后再次降温至300℃,降温速率25℃/小时,保温2小时,后再次降温至200℃,降温速率40℃/小时,保温4小时,后空冷至室温,
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氮化钛涂层,涂层厚度 15微米,得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
实施例3
一种发动机气缸气门组,包括进气门和安装于进气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈,
制造所述进气门方法步骤为:
按照进气门主体材料元素组分进行熔炼,后进行铸造,得到坯料,进气门主体材料为:C 0.2%,Si 3.7%,Mn0.9%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti1.5%,Cr 6%,W 3.5%,Ni 3%,Co 1.1%,余量为Fe及不可避免的杂质;
将坯料采用电热镦锻造,终锻温度为900℃,锻造变形量控制在65%-85%,镦粗速度为10mm/s;
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1070℃保温10s后水淬,470℃回火;然后990℃保温10s后油淬,435℃回火;最后960℃保温10s后油淬,390℃回火;
热处理后进行对工件切削加工,
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理,强渗过程:温度950-980℃范围,碳势和氮势采取四级步骤,碳势0.4-0.6%,氮势1.2-1.4%,保温3h,然后升高碳势至0.7-0.9%,降低氮势至1.0-1.1%,保温2h,再升高碳势至1.0-1.1%,降低氮势至0.7-0.9%,保温2h,最后升高碳势至1.2-1.6%,降低氮势至0.4-0.5%,保温2.5h;强渗后进行扩散,扩散过程:控制炉温度降至900-920℃,保温3h,降温至820-850℃,保温4h,扩散过程碳势控制在1.2~1.3%之间,氮势控制在1.0~1.1%之间;空冷至室温;扩散后进行淬火,淬火过程:在840℃进行油淬,油温控制在65℃;清洗过程:去除零部件表面油渍,清洗液温度控制在40℃;回火:进行低温回火,控制炉温度180℃,时间150-200分钟。
对工件锥面磨削加工,
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊,锥面堆焊工艺为:150-200℃预热,非转移弧电压20V,非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm,焊接完成后缓慢冷却;堆焊层材料为:Co 39%,Ni 0.8%,B 0.2%,Ta 0.4%,Sn 2%,Gd 0.2%,C 0.1%,余量为W;
对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钨涂层,涂层厚度约13微米;之后在碳化钨涂层外涂覆氧化铝涂层,涂层厚度约7微米,得到进气门。
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6.5﹪,Zn:3.5﹪,Sn:1.5﹪,Ni:0.85﹪,Ti:0.65﹪,Fe:0.35﹪,Cr:0.15﹪,V:0.15﹪,Si:0.085﹪,Al:0.055﹪,La:0.025﹪,Ce:0.015﹪,余量为Cu及不可避免的杂质;
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料,原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注,脱模后,得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热,升温至600℃,升温速率200℃/小时,保温1小时,后降温至400℃,降温速率100℃/小时,后再次降温至300℃,降温速率25℃/小时,保温2小时,后再次降温至200℃,降温速率40℃/小时,保温4小时,后空冷至室温,
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氮化钛涂层,涂层厚度13微米,得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
实施例4
一种发动机气缸气门组,包括进气门和安装于进气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈,
制造所述进气门方法步骤为:
按照进气门主体材料元素组分进行熔炼,后进行铸造,得到坯料,进气门主体材料为:C0.15%,Si3.5%,Mn0.85%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti1.3%,Cr 5.3%,W 3.2%,Ni2.9%,Co 1.05%,余量为Fe及不可避免的杂质;
将坯料采用电热镦锻造,终锻温度为900℃,锻造变形量控制在65%-85%,镦粗速度为10mm/s;
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1053℃保温10s后水淬,454℃回火;然后982℃保温10s后油淬,432℃回火;最后953℃保温10s后油淬,384℃回火;
热处理后进行对工件切削加工,
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理,强渗过程:温度950-980℃范围,碳势和氮势采取四级步骤,碳势0.4-0.6%,氮势1.2-1.4%,保温3h,然后升高碳势至0.7-0.9%,降低氮势至1.0-1.1%,保温2h,再升高碳势至1.0-1.1%,降低氮势至0.7-0.9%,保温2h,最后升高碳势至1.2-1.6%,降低氮势至0.4-0.5%,保温2.5h;强渗后进行扩散,扩散过程:控制炉温度降至900-920℃,保温3h,降温至820-850℃,保温4h,扩散过程碳势控制在1.2~1.3%之间,氮势控制在1.0~1.1%之间;空冷至室温;扩散后进行淬火,淬火过程:在840℃进行油淬,油温控制在65℃;清洗过程:去除零部件表面油渍,清洗液温度控制在40℃;回火:进行低温回火,控制炉温度180℃,时间150-200分钟。
对工件锥面磨削加工,
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊,锥面堆焊工艺为:150-200℃预热,非转移弧电压20V,非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm,焊接完成后缓慢冷却;堆焊层材料为:Co 38.8%,Ni 0.7%,B 0.15%,Ta 0.25%,Sn 1.5%,Gd 0.15%,C 0.07%,余量为W;
对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钨涂层,涂层厚度约11微米;之后在碳化钨涂层外涂覆氧化铝涂层,涂层厚度约6微米,得到进气门。
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6.3﹪,Zn:3.4﹪,Sn:1.3﹪,Ni:0.82﹪,Ti:0.61﹪,Fe:0.32﹪,Cr:0.13﹪,V:0.14﹪,Si:0.084﹪,Al:0.052﹪,La:0.021﹪,Ce:0.012﹪,余量为Cu及不可避免的杂质;
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料,原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注,脱模后,得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热,升温至600℃,升温速率200℃/小时,保温1小时,后降温至400℃,降温速率100℃/小时,后再次降温至300℃,降温速率25℃/小时,保温2小时,后再次降温至200℃,降温速率40℃/小时,保温4小时,后空冷至室温,
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氮化钛涂层,涂层厚度11微米,得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
实施例5
一种发动机气缸气门组,包括进气门和安装于进气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈,
制造所述进气门方法步骤为:
按照进气门主体材料元素组分进行熔炼,后进行铸造,得到坯料,进气门主体材料为:C0.25%,Si3.9%,Mn 0.93%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti 1.8%,Cr 6.8%,W 3.8%,Ni 3.1%,Co 1.15%,余量为Fe及不可避免的杂质;
将坯料采用电热镦锻造,终锻温度为900℃,锻造变形量控制在65%-85%,镦粗速度为10mm/s;
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1050-1080℃保温10s后水淬,495℃回火;然后1005℃保温10s后油淬,437℃回火;最后968℃保温10s后油淬,407℃回火;
热处理后进行对工件切削加工,
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理,强渗过程:温度950-980℃范围,碳势和氮势采取四级步骤,碳势0.4-0.6%,氮势1.2-1.4%,保温3h,然后升高碳势至0.7-0.9%,降低氮势至1.0-1.1%,保温2h,再升高碳势至1.0-1.1%,降低氮势至0.7-0.9%,保温2h,最后升高碳势至1.2-1.6%,降低氮势至0.4-0.5%,保温2.5h;强渗后进行扩散,扩散过程:控制炉温度降至900-920℃,保温3h,降温至820-850℃,保温4h,扩散过程碳势控制在1.2~1.3%之间,氮势控制在1.0~1.1%之间;空冷至室温;扩散后进行淬火,淬火过程:在840℃进行油淬,油温控制在65℃;清洗过程:去除零部件表面油渍,清洗液温度控制在40℃;回火:进行低温回火,控制炉温度180℃,时间150-200分钟。
对工件锥面磨削加工,
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊,锥面堆焊工艺为:150-200℃预热,非转移弧电压20V,非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm,焊接完成后缓慢冷却;堆焊层材料为:Co 39.7%,Ni 0.93%,B 0.23%,Ta 0.57%,Sn 2.7%,Gd 0.23%,C 0.11%,余量为W;
对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钨涂层,涂层厚度约10-15微米;之后在碳化钨涂层外涂覆氧化铝涂层,涂层厚度约5-10微米,得到进气门。
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6.7﹪,Zn:3.9﹪,Sn:1.7﹪,Ni:0.86﹪,Ti:0.67﹪,Fe:0.37﹪,Cr:0.16﹪,V:0.19﹪,Si:0.088﹪,Al:0.057﹪,La:0.028﹪,Ce:0.018﹪,余量为Cu及不可避免的杂质;
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料,原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注,脱模后,得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热,升温至600℃,升温速率200℃/小时,保温1小时,后降温至400℃,降温速率100℃/小时,后再次降温至300℃,降温速率25℃/小时,保温2小时,后再次降温至200℃,降温速率40℃/小时,保温4小时,后空冷至室温,
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氮化钛涂层,涂层厚度14微米,得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
Claims (10)
1.一种发动机气缸气门组,包括进气门和安装于进气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈,
制造所述进气门方法步骤为:
按照进气门主体材料元素组分进行熔炼,后进行铸造,得到坯料,进气门主体材料为:C0.13-0.27%,Si3.4-4%,Mn0.8-0.95%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti1.2-1.9%,Cr 5-7%,W 3-4%,Ni2.8-3.24%,Co 1-1.2%,余量为Fe及不可避免的杂质;
将坯料采用电热镦锻造,终锻温度为900℃,锻造变形量控制在65%-85%,镦粗速度为10mm/s;
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1050-1080℃保温10s后水淬,450-500℃回火;然后980-1010℃保温10s后油淬,430-440℃回火;最后950-970℃保温10s后油淬,380-410℃回火;
热处理后进行对工件切削加工,
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理,强渗过程:温度950-980℃范围,碳势和氮势采取四级步骤,碳势0.4-0.6%,氮势1.2-1.4%,保温3h,然后升高碳势至0.7-0.9%,降低氮势至1.0-1.1%,保温2h,再升高碳势至1.0-1.1%,降低氮势至0.7-0.9%,保温2h,最后升高碳势至1.2-1.6%,降低氮势至0.4-0.5%,保温2.5h;强渗后进行扩散,扩散过程:控制炉温度降至900-920℃,保温3h,降温至820-850℃,保温4h,扩散过程碳势控制在1.2~1.3%之间,氮势控制在1.0~1.1%之间;空冷至室温;扩散后进行淬火,淬火过程:在840℃进行油淬,油温控制在65℃;清洗过程:去除零部件表面油渍,清洗液温度控制在40℃;回火:进行低温回火,控制炉温度180℃,时间150-200分钟,
对工件锥面磨削加工,
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊,锥面堆焊工艺为:150-200℃预热,非转移弧电压20V,非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm,焊接完成后缓慢冷却;堆焊层材料为:Co 38.5-40%,Ni 0.68-0.95%,B 0.1-0.25%,Ta 0.2-0.6%,Sn 1-3%,Gd 0.12-0.26%,C 0.05-0.13%,余量为W;
对工件表面打磨,
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钨涂层,涂层厚度约10-15微米;之后在碳化钨涂层外涂覆氧化铝涂层,涂层厚度约5-10微米,得到进气门,
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6-7﹪,Zn:3-4﹪,Sn:1-2﹪,Ni:0.8-0.9﹪,Ti:0.6-0.7﹪,Fe:0.3-0.4﹪,Cr:0.1-0.2﹪,V:0.1-0.2﹪,Si:0.08-0.09﹪,Al:0.05-0.06﹪,La:0.02-0.03﹪,Ce:0.01-0.02﹪,余量为Cu及不可避免的杂质;
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料,原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注,脱模后,得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热,升温至600℃,升温速率200℃/小时,保温1小时,后降温至400℃,降温速率100℃/小时,后再次降温至300℃,降温速率25℃/小时,保温2小时,后再次降温至200℃,降温速率40℃/小时,保温4小时,后空冷至室温,
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氮化钛涂层,涂层厚度10-15微米,得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
2.如权利要求1所述的一种发动机气缸气门组,进气门主体材料为:C 0.13%,Si 3.4%,Mn 0.8%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti 1.2%,Cr 5 %,W 3 %,Ni 2.8%,Co 1%,余量为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的一种发动机气缸气门组,进气门主体材料为:C 0.27%,Si 4%,Mn 0.95%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti 1.9%,Cr 7%,W 4%,Ni 3.24%,Co 1.2%,余量为Fe及不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的一种发动机气缸气门组,进气门主体材料为:C 0.2%,Si 3.7%,Mn 0.9%,P≤0.035%,S≤0.035%,Ti 1.5%,Cr 6%,W 3.5%,Ni 3%,Co 1.1%,余量为Fe及不可避免的杂质。
5.如权利要求1所述的一种发动机气缸气门组,堆焊层材料为:Co 38.5%,Ni 0.68%,B 0.1%,Ta 0.2%,Sn 1%,Gd 0.12%,C 0.05%,余量为W。
6.如权利要求1所述的一种发动机气缸气门组,堆焊层材料为:Co 40%,Ni 0.95%,B 0.25%,Ta 0.6%,Sn 3%,Gd 0.26%,C 0.13%,余量为W。
7.如权利要求1所述的一种发动机气缸气门组,堆焊层材料为:Co 39%,Ni 0.8%,B 0.18%,Ta 0.4%,Sn 2%,Gd 0.2%,C 0.1%,余量为W。
8.如权利要求1所述的一种发动机气缸气门组,上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6﹪,Zn:3﹪,Sn:1﹪,Ni:0.8﹪,Ti:0.6﹪,Fe:0.3﹪,Cr:0.1﹪,V:0.1﹪,Si:0.08﹪,Al:0.05﹪,La:0.02﹪,Ce:0.01﹪,余量为Cu及不可避免的杂质。
9.如权利要求1所述的一种发动机气缸气门组,上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg: 7﹪,Zn: 4﹪,Sn: 2﹪,Ni: 0.9﹪,Ti: 0.7﹪,Fe: 0.4﹪,Cr: 0.2﹪,V: 0.2﹪,Si: 0.09﹪,Al: 0.06﹪,La: 0.03﹪,Ce: 0.02﹪,余量为Cu及不可避免的杂质。
10.如权利要求1-9所述的一种发动机气缸气门组,上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6.5﹪,Zn:3.5﹪,Sn:1.5﹪,Ni:0.85﹪,Ti:0.65﹪,Fe:0.35﹪,Cr:0.15﹪,V:0.15﹪,Si:0.085﹪,Al:0.055﹪,La:0.025﹪,Ce:0.015﹪,余量为Cu及不可避免的杂质。
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