CN113635001A - 一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法 - Google Patents
一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113635001A CN113635001A CN202111066897.4A CN202111066897A CN113635001A CN 113635001 A CN113635001 A CN 113635001A CN 202111066897 A CN202111066897 A CN 202111066897A CN 113635001 A CN113635001 A CN 113635001A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- machining
- metal part
- top end
- processing method
- diesel engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 50
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 44
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000007514 turning Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 33
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
本发明提供了一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法，包括如下步骤：S1、对金属零件进行前期加工，并预留一定的加工余量；S2、对金属零件端面3.5‑5.5mm的范围内进行局部淬火，使金属零件2.3‑4.3mm范围内的硬度值达到57±3HRC；S3、采用车削工艺去除三十分之二十九的加工余量；S4、采用滚压工艺去除剩余三十分之一的加工余量，完成气门的加工。本发明通过利用车削和滚压两步工艺结合替换磨削一步工艺，从源头上彻底取消磨削的加工方法，将原来存在高硬度金属采用磨削加工而可能出现磨削裂纹的风险彻底规避。
Description
技术领域
本发明属于柴油机制造领域，尤其是涉及一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法。
背景技术
现有大功率柴油机的进气门和排气门均由金属零件加工而来，由于设计功能要求，气门顶端要求有较高的硬度，较高的粗糙度和跳动公差，综合考虑成本和零部件质量等因素，金属零件加工工艺上采取的方案是：对于硬度要求较高的部位，采用了局部淬火的工艺方法实现；对于较高的粗糙度和跳动公差要求，由于金属零件顶端局部淬火后，硬度较高，一般采用磨削的工艺方法进行加工。但磨削加工的特点是在磨削过程中，易在磨削部位产生热量集中，而对于硬度高的金属材料进行磨削加工时，易由于热量集中而导致加工表面出现磨削裂纹，进气门和排气门作为发动机的重要部件，裂纹会极大的影响气门的使用寿命，甚至导致气门顶端碎裂，造成发动机活塞拉缸，使发动机发生重大事故。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法，以解决现有气门在使用磨削工艺加工过程中出现裂纹的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法，包括如下步骤：
S1、对金属零件进行前期加工，并预留一定的加工余量；
S2、对金属零件端面3.5-5.5mm的范围内进行局部淬火，使金属零件2.3-4.3mm范围内的硬度值达到57±3HRC；
S3、采用车削工艺去除三十分之二十九的加工余量；
S4、采用滚压工艺去除剩余三十分之一的加工余量，完成气门的加工。
进一步的，所述车削工艺用车刀采用高硬度陶瓷刀具。
进一步的，所述滚压工艺用滚压刀采用金刚石滚压刀具。
进一步的，所述金属零件滚压工艺加工精度要求中金属零件端面的粗糙度为0.32μm，金属零件端面对轴线的跳动公差为0.01mm。
进一步的，所述金属零件进行前期加工中预留的加工余量为1.1-1.3mm。
进一步的，所述金属零件进行前期加工中预留的加工余量为1.2mm，车削工艺去除1.16mm的加工余量，滚压工艺去除剩余0.04mm的加工余量。
相对于现有技术，本发明所述的一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法具有以下优势：
本发明通过利用车削和滚压两步工艺结合替换磨削一步工艺，从源头上彻底取消磨削的加工方法，将原来存在高硬度金属采用磨削加工而可能出现磨削裂纹的风险彻底规避，采用车削和滚压相结合的方法进行加工，先利用车削减小加工余量，然后使用滚压刀具进行滚压，可以在保证加工质量的前提下，彻底规避气门顶端由于机械加工而出现裂纹的风险，有利于提高气门加工的成品率，提高气门在使用过程中的可靠性和安全性。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法，包括如下步骤：S1、对金属零件进行前期加工，并预留一定的加工余量；S2、对金属零件端面3.5-5.5mm的范围内进行局部淬火，使金属零件2.3-4.3mm范围内的硬度值达到57±3HRC；S3、采用车削工艺去除三十分之二十九的加工余量；S4、采用滚压工艺去除剩余三十分之一的加工余量，完成气门的加工。
所述金属零件进行前期加工中预留的加工余量为1.1-1.3mm。通过采用车削工艺处理大部分的加工余量，有利于提高滚压工艺的加工效率，降低金属零件的加工难度和加工时间，进而有利于提高气门的生产效率。
本发明提供的这种加工方法中，金属零件进行前期加工中预留的加工余量为1.2mm，对于硬度为57±3HRC的金属零件部位进行加工，通常情况下，考虑到成本和加工效果，一般设计的最终加工余量不会太大，例如本方案中金属零件加工最后的加工余量为1.2mm，1.2mm的加工余量可以有效满足后续加工，降低加工时间和加工量，且操作人员更不易出现加工失误。
所述车削工艺用车刀可采用高硬度陶瓷刀具，所述滚压工艺用滚压刀可采用金刚石滚压刀具，以提高加工的效率和加工效果；实际加工过程中，车削工艺可先去除1.16mm的加工余量，然后滚压工艺去除剩余0.04mm的加工余量。通过分析磨削裂纹产生的根本原因，将原来的“磨削”一道工序1.2mm的磨削量，改为“车削”+“滚压”，从源头上彻底取消磨削的加工方法，将原来存在高硬度金属采用磨削加工而可能出现磨削裂纹的风险彻底规避；采用“车削”+“滚压”的方法进行加工，利用车削减小加工余量，然后使用滚压刀具进行滚压，可以在保证加工质量的前提下，彻底规避气门顶端由于机械加工而出现裂纹的风险。
具体的，加工方案中可以将原来的“磨削”一道工序，改为“车削”+“滚压”。第一步，将“磨削”改为“车削”，为满足加工要求，车削刀具采用可加工高硬度材料的陶瓷刀具，对金属零件顶端进行车削加工，少留加工余量0.04mm，便于进行下一步的滚压加工，降低滚压加工的加工时间和加工难度。第二步，对车削后剩余的少量加工余量采用滚压的方法进行加工，滚压刀具可以采用金刚石滚压刀具，以保证加工后的气门满足设计要求的跳动公差和粗糙度。
金属零件滚压工艺加工精度要求中金属零件端面的粗糙度为0.32μm，金属零件端面对轴线的跳动公差为0.01mm。通过采用此种粗糙度和跳动公差参数加工金属零件，可以有效降低气门成品在使用过程中裂纹的产生，有利于提高气门成品在使用过程中的安全性和可靠性，提高气门成品的使用寿命。
通过进行工艺试验验证，在进行检验数据采集后，采用该种“车削”+“滚压”的工艺方法进行加工的金属零件顶端，基本没有由于机械加工而出现裂纹，同时设计指标粗糙度和跳动还有所提高，粗糙度可以从设计要求的0.8提升到0.32左右，跳动公差可以从设计要求的0.03提升到0.01左右，在提升气门成品质量的同时，也极大的提高了气门成品的加工合格率。
金属磨削裂纹的产生，一般都是在对高硬度表面磨削后发生的，而磨削裂纹的产生和磨削过程的关系是：高硬度金属磨削裂纹的产生一定是由于磨削过程参数控制不合理造成的，而磨削加工过程参数控制会受多种因素影响，例如操作因素及设备因素等，所以导致磨削裂纹产生的因素多种多样，实际生产过程中无法控制；因此，要想在对高硬度金属的磨削过程中不产生磨削裂纹，最佳的方案就是使用其他工艺方式替换磨削工艺。
本发明提供的这种加工方法，正是细致分析了气门顶端磨削裂纹产生的根本原因，利用车削和滚压工艺相结合来替换磨削工艺。通过采用这种加工方法加工多批次金属零件的试验验证，金属零件已未再出现磨削裂纹的问题，充分证明了该方法对于解决气门顶端磨削裂纹产生的有效性。
本发明通过利用车削和滚压两步工艺结合替换磨削一步工艺，从源头上彻底取消磨削的加工方法，将原来存在高硬度金属采用磨削加工而可能出现磨削裂纹的风险彻底规避，采用车削和滚压相结合的方法进行加工，先利用车削减小加工余量，然后使用滚压刀具进行滚压，可以在保证加工质量的前提下，彻底规避气门顶端由于机械加工而出现裂纹的风险，有利于提高气门加工的成品率，提高气门在使用过程中的可靠性和安全性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对金属零件进行前期加工，并预留一定的加工余量；
S2、对金属零件端面3.5-5.5mm的范围内进行局部淬火，使金属零件2.3-4.3mm范围内的硬度值达到57±3HRC；
S3、采用车削工艺去除三十分之二十九的加工余量；
S4、采用滚压工艺去除剩余三十分之一的加工余量，完成气门的加工。
2.根据权利要求1所述的一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法，其特征在于：所述车削工艺用车刀采用高硬度陶瓷刀具。
3.根据权利要求1所述的一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法，其特征在于：所述滚压工艺用滚压刀采用金刚石滚压刀具。
4.根据权利要求1所述的一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法，其特征在于：所述金属零件滚压工艺加工精度要求中金属零件端面的粗糙度为0.32μm，金属零件端面对轴线的跳动公差为0.01mm。
5.根据权利要求1所述的一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法，其特征在于：所述金属零件进行前期加工中预留的加工余量为1.1-1.3mm。
6.根据权利要求5所述的一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法，其特征在于：所述金属零件进行前期加工中预留的加工余量为1.2mm，车削工艺去除1.16mm的加工余量，滚压工艺去除剩余0.04mm的加工余量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111066897.4A CN113635001A (zh) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | 一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111066897.4A CN113635001A (zh) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | 一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113635001A true CN113635001A (zh) | 2021-11-12 |
Family
ID=78425604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111066897.4A Pending CN113635001A (zh) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | 一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113635001A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0434664A1 (de) * | 1989-12-18 | 1991-06-26 | SCHOELLER-BLECKMANN Gesellschaft m.b.H. | Verfahren zum Herstellen von Haltenuten |
| CN1453458A (zh) * | 2003-06-02 | 2003-11-05 | 北京特冶工贸有限责任公司 | 内燃机车柴油双金属排气门及其制造方法 |
| CN1672867A (zh) * | 2004-03-25 | 2005-09-28 | 气体产品与化学公司 | 一种在材料形成和成形过程中改善加工表面的设备和方法 |
| CN102501037A (zh) * | 2011-11-08 | 2012-06-20 | 沃得重型机床（中国）有限公司 | 曲轴加工方法 |
| CN102788154A (zh) * | 2012-08-17 | 2012-11-21 | 杭州新坐标科技股份有限公司 | 一体式液压挺柱柱塞及其整体滚压成型方法 |
-
2021
- 2021-09-13 CN CN202111066897.4A patent/CN113635001A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0434664A1 (de) * | 1989-12-18 | 1991-06-26 | SCHOELLER-BLECKMANN Gesellschaft m.b.H. | Verfahren zum Herstellen von Haltenuten |
| CN1453458A (zh) * | 2003-06-02 | 2003-11-05 | 北京特冶工贸有限责任公司 | 内燃机车柴油双金属排气门及其制造方法 |
| CN1672867A (zh) * | 2004-03-25 | 2005-09-28 | 气体产品与化学公司 | 一种在材料形成和成形过程中改善加工表面的设备和方法 |
| CN102501037A (zh) * | 2011-11-08 | 2012-06-20 | 沃得重型机床（中国）有限公司 | 曲轴加工方法 |
| CN102788154A (zh) * | 2012-08-17 | 2012-11-21 | 杭州新坐标科技股份有限公司 | 一体式液压挺柱柱塞及其整体滚压成型方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 周洪波: "大直径外圆和内孔磨削加工与滚压加工的比较", 《冶金设备》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102501035A (zh) | 一种中硬齿面齿轮开齿调质的加工方法 | |
| CN110369669B (zh) | 一种基于不锈钢材料的航空压气机叶片的锻造工艺 | |
| CN110359039A (zh) | 一种基于激光熔炼强化技术的汽车冲压模具制作方法 | |
| CN103949757A (zh) | 采用氩弧焊修复飞机钛合金滑轨凹坑的工艺方法 | |
| CN106964950B (zh) | 一种开式型腔锻模工作面的加工工艺 | |
| CN112108597B (zh) | 一种变形高温合金叶片锻件及其精锻方法 | |
| CN101225856B (zh) | 大功率低速柴油机高碳钢推力滑动轴承的制造工艺 | |
| CN112621112A (zh) | 一种高温合金弹性涨圈的制作方法 | |
| CN102766803A (zh) | 一种台阶轴用材料合金工具钢5CrNiMo自由锻加工工艺 | |
| CN110587246A (zh) | 一种外齿筒式拉刀精切齿刀盘的制造工艺 | |
| CN105297009A (zh) | 一种对中辊的激光熔覆修复工艺 | |
| CN113732481A (zh) | 一种提高粉末高温合金双辐板涡轮盘扩散连接性能的方法 | |
| CA2366325A1 (en) | Method of forming turbine blade root | |
| CN108746375B (zh) | 一种基于电弧增材与激光熔覆制备热冲压模具镶块的方法 | |
| CN105014308B (zh) | 一种微型钢球的制造方法 | |
| CN113635001A (zh) | 一种解决大功率柴油机气门顶端裂纹的工艺加工方法 | |
| CN113635002A (zh) | 一种解决金属零件小端面局部高硬度裂纹产生的加工方法 | |
| CN104057269A (zh) | 一种硬质合金顶锤成型模的冲头的加工工艺 | |
| CN101890609B (zh) | 轧机主轴无衬板扁头套的修复方法 | |
| CN105349992B (zh) | 一种针对飞机垂直销、螺栓零件表面的激光熔覆修复方法 | |
| CN108673060B (zh) | 一种止回阀阀体的加工工艺 | |
| CN115901502A (zh) | 一种tc17钛合金叶片焊接修复缺陷与疲劳寿命关系的预测方法 | |
| US8209845B2 (en) | Machined component manufacturing method for enhanced low cycle fatigue life | |
| CN103737020A (zh) | 高温合金gh901材质的汽轮机主汽调节阀杆外圆的车削方法 | |
| CN114762885B (zh) | 一种GH4720Li高温合金叶片的精锻方法及其叶片锻件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211112 |