Какой клапан при работе двигателя нагревается до более высокой температуры

Клеппен

в целом:
Клапаны есть в каждом двигателе внутреннего сгорания. Всегда имеется как минимум один впускной и один выпускной клапан. Эти клапаны приводятся в движение одним или несколькими распределительными валами через распределитель и обеспечивают подачу свежего воздуха в камеру сгорания, затем воздух захватывается во время сжатия и затем может покинуть камеру сгорания. Истечение впускных и выхлопных газов должно происходить с как можно меньшим сопротивлением.
Материалы имеют максимально подходящую для этой цели форму.
Клапаны установлены в головке блока цилиндров. Впускной клапан часто больше выпускного, потому что в цилиндр должно попасть как можно больше смеси. Выпускной клапан должен быть меньше, поскольку сгоревшие выхлопные газы покидают цилиндр после такта выпуска, когда поршень выталкивает газы из цилиндра.

В качестве примера возьмем четырехтактный процесс бензинового двигателя. Во время такта впуска двигателя впускной клапан открывается и в случае бензинового двигателя с непрямым впрыском всасывается топливно-воздушная смесь, а в случае бензинового двигателя с непосредственным впрыском — только свежий воздух. . Воздух всасывается, потому что поршень движется вниз. Поступающий воздух занимает освободившееся пространство. Когда поршень снова двинется вверх, впускной клапан закроется. Смесь топлива и воздуха теперь некуда деваться и сжимается. Это называется тактом сжатия. Вот почему важно, чтобы клапаны закрывались правильно. Смесь воспламеняется, когда свеча зажигания дает искру. Поэтому поршень толкается вниз со значительной силой. Это называется силовым ударом.
Во время такта выпуска выпускной клапан открывается, и поршень движется вверх. Сгоревшие газы теперь покидают цилиндр и направляются в выхлоп. Когда поршень находится вверху, выпускной клапан закрывается, а впускной открывается. Поршень снова движется вниз, и следует такт впуска. В действительности впускной клапан открывается немного раньше, поэтому впускной и выпускной клапаны на короткое время открыты одновременно. Это называется «перекрытие клапанов». Скорость сгоревших газов, покидающих цилиндр через выпускной клапан, создает отрицательное давление, что приводит к дополнительному притяжению всасываемого воздуха. Таким образом, в цилиндр может попасть больше воздуха, чем если бы впускной клапан открылся и поршень переместился вниз. Таким образом, уровень наполнения улучшается.

Более подробное объяснение четырехтактного процесса смотрите на странице «Работа бензинового двигателя».

материал:
Клапана сильно нагружены. Особенно выпускные клапаны, потому что они сильно нагреваются и не могут быть хорошо охлаждены. Впускные клапаны частично охлаждаются холодным всасываемым воздухом, поступающим в цилиндр. Сгоревшие выхлопные газы проходят мимо выпускных клапанов при температуре до 900 градусов Цельсия. Вот почему выпускные клапаны также изготовлены из другого материала, чем впускные. Впускные клапаны часто изготавливаются из хромоникелевой стали. Выпускные клапаны часто изготавливаются из хромокремниевой стали. Для ограничения износа в условиях высоких температур наружные кромки тарелки клапана (уплотняющая поверхность) и стержни клапана армированы слоем карбидного сплава (стеллита). Клапаны рассеивают большую часть тепла через диск клапана и шток клапана. Клапаны, заполненные натрием, обеспечивают еще лучший отвод тепла.

Клапаны, наполненные натрием:
Выпускные клапаны полые внутри. Полое пространство примерно на 60% заполнено натрием. Натрий – металл, который становится жидким при высокой температуре (примерно от 100 градусов Цельсия). Когда двигатель работает, клапан часто поднимается и опускается. Натрий в клапане постоянно перемещается взад и вперед и таким образом передает тепло. Натрий поглощает тепло от тарелки клапана и передает его стержню клапана. С клапанами, заполненными натрием, вы можете добиться падения температуры на 80–100 градусов по сравнению с клапанами, не наполненными натрием.
Впускным клапанам это не нужно, поскольку они и так охлаждаются поступающим воздухом.

На рисунке серая поверхность представляет материал, а красная часть представляет собой полость, заполненную натрием.

Направляющие клапана:
Клапаны перемещаются вверх и вниз в головке блока цилиндров. Между клапаном и головкой блока цилиндров должно быть хорошее уплотнение, чтобы масло не могло течь из головки блока цилиндров вдоль стержня клапана во впускной или выпускной канал. Между клапаном и направляющей клапана всегда имеется небольшая масляная пленка для смазки. Направляющая клапана показана на рисунке оранжевым цветом.

Если из выхлопной трубы идет синий дым, это может быть результатом неисправных направляющих клапанов. Возможно, направляющие клапанов стали шире (см. изображение ниже), так что клапан даже имеет люфт в головке блока цилиндров. В этой ситуации масло может вытечь мимо клапана во впускной или выпускной канал. В верхней части направляющей клапана имеется давление наружного воздуха, а иногда даже избыточное давление из-за более высокого давления в картере. В нижней части направляющей клапана газы поступают в выпускной коллектор, что обеспечивает эффект вакуума. При этом увеличивается течь, поскольку масло как бы засасывается вниз по стержню клапана. Когда масло попадает в выпускной коллектор, оно не сгорает. Масло нагревается, в результате чего оно частично испаряется. Это может привести к появлению синего дыма из выхлопной трубы.

Направляющие клапанов часто можно заменить отдельно. Для этого необходимо разобрать головку блока цилиндров и снять клапан с головки блока цилиндров. В этом случае направляющие клапанов можно будет заменить. Направляющие клапанов не могут быть заменены отдельно на всех головках цилиндров. У компаний, занимающихся восстановлением, часто есть решение этой проблемы. Спросите о вариантах замены направляющих клапанов в уважаемой ремонтной компании.

Различные типы управления клапаном:
Клапаны могут работать по-разному. На изображении ниже показаны пять различных версий. Эти различные версии и методы настройки обсуждаются далее на этой странице.

A: Непрямое управление клапанами с помощью коромысел.
B: Прямое управление клапаном с помощью роликовых коромыслов.
C: Прямое управление клапанами с помощью гидравлических регуляторов клапанов.
D: Прямое управление клапанами с коромыслами и несколькими клапанами на цилиндр.
E: Прямое управление клапанами с помощью гидравлических толкателей клапанов и нескольких клапанов на цилиндр.

Для двигателей без гидротолкателей клапанов (А, В и D) необходимо периодически проверять клапанный зазор. Подробнее об этом в главе «Регулировка клапанного зазора» на этой странице. На двигателях с гидрокомпенсаторами клапанов регулировка клапанного зазора не требуется и невозможна; Гидравлические цилиндры заполнены маслом, которое устраняет лишний люфт.

Клапанный механизм с непрямым управлением клапаном:
Раньше двигатели оборудовались базовым распределительный вал. В настоящее время двигатели легковых автомобилей оснащаются только верхним распределительным валом. Конструкция с нижележащим распределительным валом отпадает. Недостаток этой конструкции в том, что эти двигатели не могут работать на высоких оборотах, поскольку между распределительным валом и клапаном находится большая масса. На высоких скоростях будет возникать слишком большой люфт, и клапан больше не будет открываться и закрываться в нужное время.
Коленчатый вал приводит в движение расположенный ниже распределительный вал с помощью небольшой цепи или ремня ГРМ (см. изображение ниже). Распределительный вал толкает толкатель клапана и толкатель прямо вверх. Правая сторона коромысел поднимается вверх. Коромысло «кувыркается» вокруг оси коромысла, толкая левую сторону вниз. Это заставляет клапан опускаться вниз против силы пружины клапана. При дальнейшем вращении распределительного вала пружина клапана прижимает клапан к закрытию, и коромысло возвращается в исходное положение.

Клапанный механизм с прямым управлением клапаном:
В настоящее время верхний распределительный вал используется только в легковых автомобилях. Затем распределительный вал помещается в головку блока цилиндров. Преимущество двигателей с верхним распредвалом заключается в том, что они могут работать на более высоких скоростях, чем с нижним распредвалом.

На левом изображении выше вы можете видеть, что клапан закрыт, потому что пружина клапана прижимает клапан к закрытию, а распределительный вал вращается по часовой стрелке. На правом изображении распределительный вал перекручен, в результате чего кулачок толкает клапан вниз. Пружина теперь сжата, толкая клапан вниз. При дальнейшем повороте распределительного вала пружина клапана снова подтолкнет клапан вверх. Пружина клапана оказывает противодавление примерно 20 кг.

На изображении схематично показано клапан с клапанной пружиной. Здесь хорошо видно, какой частью клапан опирается на закрывающую поверхность седла клапана. Вверху находится седло пружины (часть, где кулачок распределительного вала толкает клапан вниз) с шпонкой клапана и пружиной клапана под ним. Шпонка клапана служит креплением для клапана. Для снятия клапана с головки блока цилиндров необходимо снять шпонки клапанов. При разборке седло пружины необходимо нажать вниз против силы пружины клапана (для этого имеются специальные инструменты). После этого клапан сможет свободно двигаться. Сняв две клапанные шпонки с магнитом между седлом пружины и стержнем клапана, можно снять клапан с головки блока цилиндров снизу.
Во время установки необходимо следить за тем, чтобы правильный клапан был установлен в правильном месте. Их нельзя обменять. При установке нового клапана его придется отшлифовать специальной шлифовальной пастой. После шлифовки клапан хорошо закроется. Затем новый клапан можно пропустить через направляющую штока клапана, а шпонки клапана вернуть на место. После этого пружину клапана можно снова расслабить.

Отрегулируйте зазор клапанов:
Между распределительным валом и коромыслом или верхней частью клапана всегда должен быть определенный зазор. Этот зазор дает материалу возможность расширяться. Пьеса не должна быть слишком великой; тогда клапан открывается на меньшее расстояние и на более короткое время. Если зазор слишком велик, распределительному валу потребуется больше времени, чтобы открыть клапан, и клапан закроется раньше. Пьеса также не должна быть слишком маленькой; тогда клапан открывается раньше и закрывается позже. Клапан каждый раз открывается слишком долго. Таким образом, время закрытия клапана короче; есть вероятность, что клапан не сможет отвести свое тепло к седлу клапана головки блока цилиндров и, следовательно, перегреется. Клапан может потом сгореть.

В настоящее время почти все легковые автомобили оснащены гидрокомпенсаторами. Однако до сих пор существуют производители, разрабатывающие двигатели, требующие регулировки клапанного зазора. В автомобилях 90-х годов использование гидротолкателей клапанов было вовсе не само собой разумеющимся. Таким образом, по-прежнему существует множество автомобилей, в которых зазор клапанов необходимо периодически проверять и при необходимости регулировать. В заводских данных часто указан пробег, при котором это следует делать (часто каждое капитальное ТО). Существуют две разные конструкции регулировки клапанного зазора; с помощью прокладок и регулировки эксцентриковых болтов. Оба они описаны ниже.
При регулировке клапанов не следует начинать с какого-либо момента. Особое внимание необходимо уделить моменту, когда клапаны настроены на «кувырок». Кувыркание означает, что распределительный вал только что закрыл выпускные клапаны и вот-вот откроет впускные. Когда цилиндр 1 кувыркается, это означает, что он находится в начале такта впуска. При этом поршень первого цилиндра оказывается вверху. Цилиндры 1 и 1 всегда находятся на одной и той же высоте (точно так же, как 4 и 2 находятся на одной высоте, см. изображение ниже). Поскольку порядок зажигания 3-1-3-4 (помните схему работы), это означает, что цилиндр 2 находится в начале рабочего такта. После 4-го цилиндра наступает очередь 4-го, а затем 2-го цилиндра.

На изображении ниже показан поршень первого цилиндра в БПД. Выступы направлены вниз; впускные клапаны только что закрылись, а выпускные вот-вот откроются. В этот момент можно регулировать клапаны цилиндра 1; кулачки там направлены вверх.

ТЕСТ «Газораспределительный механизм»

Внимание! Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.

Целью настоящих тестов является закрепление студентами знаний, полученных при изучении теоретического материала по теме «Газораспределительный механизм», входящей в состав МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» профессии 23.02.03 «Автомеханик». Тесты составлены в соответствии с требованиями программы профессионального модуля ПМ.01 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», по профессии 23.02.03 «Автомеханик», 1 курс.

Список вопросов теста

Вопрос 1

Газораспределительные механизмы в зависимости от места установки клапана разделяются на механизмы с нижним и верхним расположением клапанов. Какой механизм имеет меньшее количество деталей?

Варианты ответов

с нижним расположением клапанов
с верхним расположением клапанов
имеют одинаковое количество деталей.

Вопрос 2

Каким способом осуществляется привод газораспределительного механизма?

Варианты ответов

Цепная передача
Ременная передача
Зубчатыми колесами
Все перечисленные

Вопрос 3

Для чего предназначен толкатель ГРМ?

Варианты ответов

Для чего предназначен толкатель ГРМ?
для передачи усилия от распределительного вала
для поворота клапана вокруг своей оси.

Вопрос 4

В каком ответе перечислены только детали ГРМ?

Варианты ответов

распределительный вал, штанга толкателя, коромысло, поршневой палец, клапан выпускной
толкатель, седло клапана, сухари, тарелка пружины клапана, направляющая толкателя
направляющая втулка клапана, ось коромысел, головка цилиндров, пружина клапана.

Вопрос 5

Как крепится тарелка пружины клапана к стержню клапана?

Варианты ответов

установочным штифтом
при помощи резьбы
контактной сваркой
сухариками.

Вопрос 6

Как отличить впускной клапан от выпускного одного двигателя?

Варианты ответов

по длине стержня клапана
по диаметру тарелки клапана
по маркировке.

Вопрос 7

Какой клапан при работе двигателя нагревается до более высокой температуры?

Варианты ответов

впускной
выпускной
оба

Вопрос 8

Какие детали входят в клапанный узел ГРМ?

Варианты ответов

клапан, седло клапана, пружина клапана, направляющая втулка клапана, компрессионное кольцо
клапан, тарелка пружины клапана, маслосъемное кольцо, сухари, механизм вращения клапана
клапан, опорная шайба пружины, седло клапана, толкатель, сухари

Вопрос 9

Для чего предназначен газораспределительный механизм дизельного двигателя?

Варианты ответов

для подачи топлива.
для подачи воздуха
для распределения газов по цилиндрам двигателя
для впуска воздуха и выпуска отработанных газов

Вопрос 10

В каком ответе правильно дано определение назначения газораспределительного механизма?

Варианты ответов

для своевременного открывания и закрывания клапанов, впуска горючей смеси или воздуха отработанных газов
для своевременного открывания и закрывания клапанов, впуска горючей смеси или воздуха отработанных газов
для своевременного закрывания клапанов и впуска горючей смеси

Вопрос 11

Каким термином называют моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выражая в градусах поворота коленчатого вала?

Варианты ответов

порядком работы цилиндров
угол опережения зажигания
фазами газораспределения

Вопрос 12

Какие клапана выполняют полыми и полость заполняют металлическим натрием?

Варианты ответов

впускные
выпускные
оба

Вопрос 13

В какой последовательности передается усилие в приводе клапанов?

Варианты ответов

кулачковый вал, толкатель, штанга толкателя, регулировочный винт, коромысло, клапан
кулачковый вал, толкатель, штанга толкателя, клапан, коромысло, регулировочный винт
кулачковый вал, толкатель, регулировочный винт, штанга толкателя, коромысло, клапан

Вопрос 14

Укажите место проверки теплового зазора в ГРМ?

Варианты ответов

между штангой толкателя и регулировочным винтом
между толкателем и кулачком распредвала
между толкателем и кулачком распредвала

Вопрос 15

С какой скоростью вращается распределительный вал?

Варианты ответов

в два раза быстрее коленчатого вала
в два раза медленнее коленчатого вала
в два раза медленнее коленчатого вала

Тест №2 «Газораспределительный механизм»

Представлен тест №2 «Газораспределительный механизм» по профессии СПО 23.01.03 Автомеханик. Цель: Ознакомить мастеров производственного обучения и преподавателей специальных дисциплин с авторской педагогической разработкой.

Система оценки: 5 балльная

Список вопросов теста

Вопрос 1

Варианты ответов

с нижним расположением клапанов
с верхним расположением клапанов
имеют одинаковое количество деталей

Вопрос 2

Каким способом осуществляется привод газораспределительного механизма?

Варианты ответов

зубчатыми колесами
цепной передачей или зубчатым ремнем
в зависимости от типа и модели двигателя способом указанным в пункте 1 или 2.

Вопрос 3

Для чего предназначен толкатель ГРМ?

Варианты ответов

для передачи усилия от распределительного вала
для передачи усилия от поршня
для поворота клапана вокруг своей оси

Вопрос 4

В каком ответе перечислены только детали ГРМ?

Варианты ответов

распределительный вал, штанга толкателя, коромысло, поршневой палец, клапан выпускной
толкатель, седло клапана, сухари, тарелка пружины клапана, направляющая толкателя
направляющая втулка клапана, ось коромысел, головка цилиндров, пружина клапана

Вопрос 5

Как крепится тарелка пружины клапана к стержню клапана?

Варианты ответов

установочным штифтом
при помощи резьбы
сухариками

Вопрос 6

Как отличить впускной клапан от выпускного одного двигателя?

Варианты ответов

по длине стержня клапана
по диаметру тарелки клапана
по маркировке

Вопрос 7

Какой клапан при работе двигателя нагревается до более высокой температуры?

Варианты ответов

впускной
выпускной
клапана одного цилиндра нагреваются до одинаковой температуры

Вопрос 8

Какие детали входят в клапанный узел ГРМ?

Варианты ответов

клапан, седло клапана, пружина клапана, направляющая втулка клапана, компрессионное кольцо
клапан, тарелка пружины клапана, маслосъемное кольцо, сухари, механизм вращения клапана
клапан, опорная шайба пружины, седло клапана, толкатель, сухари

Вопрос 9

Для чего предназначен газораспределительный механизм дизельного двигателя?

Варианты ответов

для подачи топлива
для подачи воздуха
для распределения газов по цилиндрам двигателя
для впуска воздуха и выпуска отработанных газов

Вопрос 10

В каком ответе правильно дано определение назначения газораспределительного механизма?

Варианты ответов

для своевременного открывания и закрывания клапанов, впуска горючей смеси или воздуха отработанных газов
для своевременного открывания и закрывания клапанов с целью впуска горючей смеси и выпуска отработанных газов
для своевременного закрывания клапанов и впуска горючей смеси

Вопрос 11

Варианты ответов

перекрытием клапанов
фазами газораспределения
угол опережения зажигания

Вопрос 12

Какие клапана выполняют полыми и полость заполняют металлическим натрием?

Варианты ответов

только впускные клапаны
только выпускные клапаны
впускные и выпускные клапана

Вопрос 13

В какой последовательности передается усилие в приводе клапанов?

Варианты ответов

кулачковый вал, толкатель, штанга толкателя, регулировочный винт, коромысло, клапан
кулачковый вал, толкатель, регулировочный винт, штанга толкателя, коромысло, клапан
кулачковый вал, толкатель, штанга толкателя, клапан, коромысло, регулировочный винт

Вопрос 14

Укажите место проверки теплового зазора в ГРМ?

Варианты ответов

между штангой толкателя и регулировочным винтом
между толкателем и кулачком распредвала
между носком коромысла и торцом стержня клапана

Вопрос 15

Что обеспечивает герметичность сопряжений клапан-седло клапана?

Варианты ответов

их шлифовка и притирка по месту пастами
подгонка по месту с применением уплотнителей
установка самоподжимных манжет

Вопрос 16

Какое количество клапанов установлено на двигателе КамАЗ-740.10?

Варианты ответов

6 впускных и 6 выпускных клапанов
8 впускных и 8 выпускных клапанов
12 впускных и 12 выпускных клапанов

Вопрос 17

С какой скоростью вращается распределительный вал?

Варианты ответов

в два раза быстрее коленчатого вала
в два раза медленнее коленчатого вала
со скоростью вращения коленчатого вала

Вопрос 18

Для чего предусмотрены тепловые зазоры в ГРМ?

Варианты ответов

для предотвращения разрушения коромысел и толкателей
для исключения неплотного закрытия клапанов
для уменьшения износа направляющих клапанов и толкателей

Вопрос 19

В какую часть коромысла вворачивают регулировочный винт?

Варианты ответов

в конец коромысла, обращенный к штанге
в конец коромысла, обращенный к стержню клапана
в отверстие оси коромысла

Вопрос 20

Какое количество сухарей необходимо для крепления тарелки пружины со стержнем клапана?

Варианты ответов

Вопрос 21

Как влияет наличие нагара на фасках клапанов на их охлаждение?

Варианты ответов

не отражается
улучшает охлаждение
ухудшает охлаждение

Вопрос 22

Что такое перекрытие клапанов

Варианты ответов

это моменты когда оба клапаны открыты
это моменты когда оба клапана закрыты
это моменты когда впускной клапан открыт, а выпускной закрыт

Вопрос 23

В чем измеряется перекрытие клапанов

Варианты ответов

в сантиметрах
в градусах
в миллиметрах

Вопрос 24

Как называется средняя часть клапана

Варианты ответов

тарелка
стержень
шток

Вопрос 25

Материал изготовления клапанов

Варианты ответов

из инструментальной стали
из жаропрочной стали
из легированного чугуна

RU2244135C2 — Клапан двигателя внутреннего сгорания, способ его изготовления и жаропрочный титановый сплав для него — Google Patents

Publication number RU2244135C2 RU2244135C2 RU2003101680/02A RU2003101680A RU2244135C2 RU 2244135 C2 RU2244135 C2 RU 2244135C2 RU 2003101680/02 A RU2003101680/02 A RU 2003101680/02A RU 2003101680 A RU2003101680 A RU 2003101680A RU 2244135 C2 RU2244135 C2 RU 2244135C2 Authority RU Russia Prior art keywords valve head temperature rod alloy Prior art date 2003-01-23 Application number RU2003101680/02A Other languages English ( en ) Other versions RU2003101680A ( ru Inventor В.М. Борбашов (RU) В.М. Борбашов К.О. Дрогалин (RU) К.О. Дрогалин Ю.П. Москвичев (RU) Ю.П. Москвичев В.И. Панин (RU) В.И. Панин Original Assignee Общество с ограниченной ответственностью «Компоненты двигателя» Закрытое акционерное общество «Межотраслевое юридическое агентство «Юрпромконсалтинг» Priority date (The priority date 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 date listed.) 2003-01-23 Filing date 2003-01-23 Publication date 2005-01-10 2003-01-23 Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «Компоненты двигателя», Закрытое акционерное общество «Межотраслевое юридическое агентство «Юрпромконсалтинг» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «Компоненты двигателя» 2003-01-23 Priority to RU2003101680/02A priority Critical patent/RU2244135C2/ru 2004-01-23 Priority to PCT/RU2004/000014 priority patent/WO2004079237A2/en 2004-08-10 Publication of RU2003101680A publication Critical patent/RU2003101680A/ru 2005-01-10 Application granted granted Critical 2005-01-10 Publication of RU2244135C2 publication Critical patent/RU2244135C2/ru

Images

Classifications

- C — CHEMISTRY; METALLURGY
- C22 — METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C — ALLOYS
- C22C14/00 — Alloys based on titanium
- B — PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21 — MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K — MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00 — Making machine elements
- B21K1/20 — Making machine elements valve parts
- B21K1/22 — Making machine elements valve parts poppet valves, e.g. for internal-combustion engines
- C — CHEMISTRY; METALLURGY
- C22 — METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F — CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00 — Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16 — Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18 — High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/183 — High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
- F — MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16 — ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K — VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K1/00 — Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/32 — Details
- F16K1/34 — Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
- F16K1/36 — Valve members
- F — MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01 — MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L — CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00 — Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/02 — Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
Abstract

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Предложены клапан двигателя внутреннего сгорания, способ его изготовления и жаропрочный титановый сплав, содержащий следующие компоненты, мас.%: алюминий 7,5-12,5, молибден 1,6-2,6, цирконий 1,4-2,4, кремний 0,1-0,2, иттрий 0,05-0,1, титан остальное и имеющий α+α₂+β — фазовый состав с интерметаллидной α₂-фазой на основе соединения Ti₃Al, дисперсно распределенной в α-фазе. Предложенный способ включает формирование из цилиндрической заготовки клапана путем деформационной обработки с предварительным нагревом и последующей термообработки, при этом предварительный нагрев части заготовки, относящейся к стержню, проводят до температуры на 5-20°С ниже температуры полного полиморфного превращения сплава, а ее деформационную обработку осуществляют путем клиновой поперечной прокатки, деформационную обработку части заготовки, относящейся к головке, проводят штамповкой с ее предварительным нагревом до температуры на 5-50°С выше температуры полного полиморфного превращения сплава, соответствующей началу штамповки, а окончание штамповки проводят при температуре ниже температуры полного полиморфного превращения сплава, формируя головку клапана тарельчатой формы и участок перехода, обеспечивающий плавное сопряжение головки со стержнем. Техническим результатом изобретения является разработка клапана, способа его изготовления и жаропрочного титанового сплава, позволяющих обеспечить работу клапана в диапазоне рабочих температур, за счет повышения длительной прочности и сопротивления ползучести материала головки клапана и повышения прочности, модуля упругости и твердости материала стержня клапана. 3 с. и 12 з.п. ф-лы, 15 ил., 3 табл.

Description

Область техники. Изобретение относится к машиностроению, более конкретно к двигателестроению, и может использоваться в поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Предшествующий уровень техники. На протяжении длительного периода развития ДВС различного назначения и с учетом опыта их эксплуатации отработаны конструкции, материалы и методы термоупрочнения для впускных и выпускных клапанов, которые в основном обеспечивают надежность и долговечность эксплуатации двигателей. В качестве материалов для изготовления клапанов ДВС обычно применяют специальные марки сталей. Однако при изготовлении клапанов из сталей, имеющих высокую плотность (ρ=7,63. 8,0 г/см 3 ), масса клапанов получается значительной, что является отрицательным фактором для клапанных механизмов современных быстроходных двигателей, работающих с высокими скоростями и ускорениями. Высокие инерционные нагрузки, обусловленные массой клапанов, приводят к появлению повышенных нагрузок в звеньях механизмов привода клапанов, значительным ударным нагрузкам при посадке клапанов в седла. Это, в свою очередь, вызывает снижение надежности и безотказности механизма газораспределения и двигателя в целом. Из общего числа отказов бензиновых двигателей на механизм газораспределения приходится до 45% отказов, причем основная их доля связана с дефектами выпускных клапанов. Масса клапанов является одним из ограничивающих факторов при создании высокофорсированных по частоте вращения двигателей специального исполнения и двигателей спортивных автомобилей. Клапаны поршневых ДВС (особенно выпускные) работают в условиях повышенных тепловых нагрузок. Так, с учетом многообразия производимых поршневых ДВС: стационарных, транспортных (судовые, тепловозные, тракторные, авиационные, автомобильные, мотоциклетных) и специального исполнения, установившиеся температуры в центре головок клапанов составляют для впускных клапанов 500. 650°С, для выпускных — 650. 900°С (см. фиг.14 и 15). При этом в зоне перехода от головки клапана к стержню возникают большие перепады температур, достигающие 200-300°С в осевом направлении. В самой головке клапана перепады температур достигают 150-200°С в радиальном направлении. Это обуславливает высокий уровень температурных напряжений в головке клапана и в зоне перехода и ускоренное разрушение клапанов (см. Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1984, стр.247-250, 258. / Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Конструкция автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая школа, 1986, стр.115-119).

С целью снижения массы клапанов, повышения их длительной жаропрочности и создания предпосылок для совершенствования конструкций ДВС со значительно улучшенными показателями по топливной экономичности и эмиссии выхлопа ведется поиск новых материалов с меньшей плотностью и повышенной жаропрочностью, а также способов изготовления из них клапанов газораспределения. Из новых материалов этим условиям в значительной мере отвечают сплавы на основе титана и интерметаллидов титана системы титан-алюминий (Ti-Al), которые обладают повышенной жаропрочностью при низкой плотности (ρ=3,9-4,2 г/см 3 ). Наиболее активно изучаются и подготавливаются к применению сплавы на основе интерметаллидов, содержащие α₂-фазу на основе соединения Тi₃Аl, или γ-фазу на основе соединения TiAl. Эти соединения и сплавы на их основе имеют преимущества по жаропрочности и модулю упругости над традиционными титановыми сплавами; уровень рабочих температур для них составляет 750-900°С. Сплавы на основе интерметаллида TiAl, содержащего γ-фазу, имеют очень низкую пластичность при комнатной температуре (δ=0,5-1,5%) и подвергаются изготовлению, в основном, по литейным технологиям. Известны сплавы на основе γ-фазы с уровнем рабочих температур до 850°С, в том числе для создания выпускных клапанов (см. Табл.1, п.п.1, 2). Однако клапанам, изготовленным по литейным технологиям, присущи пористость за счет распределенной усадочной раковины и характерная литая структура с кристаллизационной ликвацией. “Залечивание” литейной пористости возможно только при высокотемпературном газоизостатировании. В результате клапаны ДВС из сплавов на основе γ-фазы имеют повышенную себестоимость изготовления (см. Структура и свойства полуфабрикатов из сплава Ti-48Al-2Nb-2Cr на основе интерметаллида TiAl, полученных методом фасонного литья (Лукьянычев С.Ю. и др. — Технология легких сплавов, 1996, №3, стр.16. / А. Choudhury, M.Blum, P.Busse, D.Lupton, M.Gorywoda. Herstellung von TiAl-Ventilen Durch Schlendergub in Metallische Dauerformen. Symposium 2: Werkstoffe fur die Verkehrstechnik, 12997 by DGM Informationsgesellshaft mbh, p.49-54).

Сплавы из группы на основе α₂-фазы, с содержанием алюминия 8-14 мас.%, относятся к сплавам деформационного типа с пониженной технологической пластичностью. Эти сплавы обладают повышенной жаропрочностью, незначительно уступая по ней сплавам на основе γ-фазы, и имеют неоспоримые преимущества по технологичности и себестоимости изготовления по сравнению с этими сплавами.

Ряд жаропрочных титановых сплавов был разработан для авиакосмической техники, среди которых, как наиболее жаропрочные, следует выделить сплавы марок ВТ18У и ВТ25У (Россия), IMI 829 и IMI 834 (Англия), Ti 6242 Si и Timetal 1100 (США) (см. таблицу 1, п.п.3-8). Это сложнолегированные сплавы деформационного типа. При соблюдении очень жестких температурно-временных многоступенчатых режимов деформационных обработок и термообработок в этих сплавах обеспечивается формирование необходимых макро- и микроструктур и получение комплекса полезных свойств: прочности, жаропрочности, сопротивления усталости и др. В то же время длительная работа при повышенных температурах ограничивается для этих сплавов диапазоном 500-600°С (см. О.П.Солонина, С.Г.Глазунов. Жаропрочные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1976, с.61-128. \ Titanium 95: Science and Technology. Igor V. Gorynin «Research and Fabrication and Development of Titanium in the CIS», p.32). Низкий уровень рабочих температур (не более 600°С) не позволяет использовать их для выпускных клапанов ДВС.

Известен также титановый сплав, содержащий интерметаллидную (α₂-фазу на основе соединения Тi₃Аl (RU №2081929) (см. Табл.1, п.9). Фазовый состав сплава α+α₂. Для повышения его технологической пластичности предложена водородная технология, основанная на применении обратимого легирования сплава водородом и термического воздействия. Технология позволяет улучшить структуру сплавов титана систем (α+α₂) и α₂ и повысить их механические свойства (см. Мамонов А.М., Кусакина Ю.Н., Ильин А.А. Закономерности формирования фазового состава и структуры в жаропрочном титановом сплаве с интерметаллидным упрочнением при легировании водородом // Металлы, 1999, №3, стр.84-87). Однако эта операция является технологически сложной, дорогостоящей и неприменима для массового производства клапанов ДВС.

Аналогами предлагаемого изобретения “Клапан двигателя внутреннего сгорания” являются известные конструкции клапанов комбинированного исполнения, изготовленные из промышленных титановых сплавов, в которых с целью снижения себестоимости клапана стержень изготавливают из низколегированных титановых сплавов, а головку с участком перехода в стержень изготавливают из жаропрочных высоколегированных титановых сплавов (US №5169460, JP №03009008, JP №62-197610) (см. Табл.1, пп.10-12). Отдельно изготовленные головка и стержень затем соединяются методом сварки или напрессовываются. Однако изготовленные таким образом клапаны не обладают требуемой прочностью и надежностью.

Другим аналогом является клапан (JP №06184683), который изготавливается из прутка 2-фазного (α+β) титанового сплава. В различных частях клапана, в стержне и головке, деформационной обработкой созданы две различные микроструктуры с размером зерен в одной части клапана 1-4 мкм и во второй — более 300 мкм. Недостатком известного клапана является то, что он не обладает требуемой жаропрочностью, отвечающей условиям его длительного механического и теплового нагружения.

Наиболее близким по технической сущности аналогом к предлагаемому “Клапану двигателя внутреннего сгорания” является титановый клапан, имеющий различные микроструктуры в своих частях, стержне и головке (US №4729546). Известный клапан изготовлен из жаропрочного титанового сплава (α+β) фазового состава и состоит из стержня цилиндрической формы, головки тарельчатой формы и участка перехода, обеспечивающего плавное сопряжение стержня и головки, и имеет различные микроструктуры в своих частях. Микроструктура стержня и участка, соединяющего стержень с головкой клапана, в основном содержит смесь зон тонких равноосных зерен α-фазы и зон с микроструктурой типа колоний, с размером зерен 5-50 мкм, с высокой прочностью на растяжение и высокой усталостной прочностью. Головка клапана с существенно однородной зоной с микроструктурой типа колоний, с размером колоний 50-300 мкм, обладает пониженным сопротивлением ползучести — при температуре 760°С, равным 1% деформации, при напряжении 27,5 МПа за 100 часов.

Недостатком известного клапана является то, что применяемые для его изготовления двухфазные (α+β) титановые сплавы и их микроструктура не обеспечивают необходимых прочностных свойств клапанам ДВС, работающим в условиях длительного теплового и кратковременного высокотемпературного (до 900°С) нагружения. В частности, для головки клапана химический состав сплавов (см. Табл.1, пп.13-16) и микроструктура не обеспечивают свойств длительной жаропрочности при температурах выше 600°С. Жаропрочность титанового сплава определяется α-фазой. Повысить жаропрочность α-фазы можно только дополнительным легированием. Любые структурные превращения двухфазных титановых сплавов, как это сделано в известном клапане, не приводят к значительному повышению жаропрочности. Кроме того, однородная микроструктура в головке клапана, типа колоний, не обеспечивает повышения сопротивления ползучести материала клапана. Микроструктура в стержне клапана и в участке перехода стержня в головку тарельчатой формы в известном патенте представляет собой смесь зон тонких равноосных зерен α-фазы и зон с микроструктурой типа колоний с размером зерен 5-50 мкм. Такая микроструктура не обеспечивает повышенной длительной прочности для участка перехода, особенно выпускного клапана, работающего в условиях ползучести при высоких температурах (600-700°С, см. фиг.15), и надежной работы клапана в целом. Стержень клапана, работающий в условиях циклических растягивающих и изгибающих нагрузок, также не обеспечивает требуемых свойств из-за низкого значения модуля упругости, твердости и прочности при повышенных температурах. Это приводит к возникновению остаточных деформаций и удлинению стержня клапана в процессе работы. Особенно это проявляется в работе форсированных двигателей.

Наиболее близким по технической сущности аналогом предлагаемого изобретения “Способ изготовления клапана двигателя внутреннего сгорания” является способ изготовления клапана с различной регламентированной микроструктурой (US №4675964). Согласно этому способу клапан двигателя, в том числе выпускной, изготавливается из промышленных жаропрочных 2-фазных (α+β) титановых сплавов (см. Табл.1, пп.13-16). Техническим результатом известного способа является получение клапана с двойной микроструктурой. В процессе изготовления в стержне и головке клапана деформационными методами и последующими термообработками создаются различные микроструктуры со свойствами, приближенными к условиям механического и теплового нагружения клапана в процессе его работы в ДВС.

Известный способ изготовления клапана двигателя внутреннего сгорания из жаропрочного титанового сплава заключается в том, что из заготовки в виде прутка, в результате деформационной обработки и последующей термообработки, формируют клапан с различной микроструктурой в его стержне и головке. Деформационную обработку и последующую термообработку ведут в две стадии, с формированием на первой стадии микроструктуры стержня, а на второй — микроструктуры головки. При этом на первой стадии с помощью экструзионной обработки деформационному воздействию подвергают часть заготовки, относящуюся к стержню. Перед деформацией заготовку нагревают до температуры, которая ниже температуры полного полиморфного превращения для данного сплава (Т_пп). На второй стадии часть заготовки, относящуюся к головке клапана, деформируют с помощью штамповки, предварительно нагревая ее до температуры, которая выше температуры полного полиморфного превращения для данного сплава (Т_пп). В результате деформации и термообработки получают в стержне и головке различные микроструктуры, обеспечивающие свойства, приближенные к условиям механического и теплового нагружения частей клапана в двигателе. При этом микроструктура первой зоны клапана (стержень и участок, соединяющий стержень с головкой) содержит в основном смесь зон тонких равноосных зерен α-фазы и зон типа колоний с размером 5-50 мкм и имеет высокую прочность и усталостную прочность при комнатной температуре. Микроструктура второй зоны клапана (головки) содержит однородную микроструктуру, в основном типа колоний с размером колоний 50-300 мкм.

К недостаткам известного способа следует отнести:

— С помощью процесса экструзии невозможно сформировать стержень клапана при использовании для его изготовления жаропрочных сплавов с пониженной технологической пластичностью.

— Процесс экструзии стержня клапана сопровождается быстрым износом прессового инструмента, выполненного из дорогостоящих жаропрочных сталей, особенно при экструзии титановых сплавов в двухфазной α+β области.

— Нагрев всей заготовки под горячее прессование стержня клапана приводит к нежелательному росту зерна в части заготовки, относящейся к головке клапана, что снижает ее качество в процессе штамповки.

— Нагрев всей заготовки под экструзионный метод, как правило, осуществляется в печах с внешним источником тепла. В этом случае время нагрева заготовки под деформацию составит не менее 10 мин. Такой продолжительный нагрев приводит к образованию твердого окисного слоя толщиной 0,1-0,3 мм, вызывающего износ прессового инструмента и дополнительные трудности при последующей механической обработке или требует дополнительных мер по защите заготовки от окисления.

— Сложную и трудновыполнимую термообработку с обеспечением большого перепада температур между головкой и стержнем клапана. Так как головка клапана при термообработке нагревается выше Т_пп, а стержень нагревается до температуры ниже Т_пп, то градиент температур между головкой и стержнем клапана составляет 10-205°С с выдержкой при этих температурах от 0,5 до 8 часов. Реализовать практически такую схему нагрева в процессе массового производства достаточно сложно.

— Формируемая по известному способу структура в стержне клапана не обеспечивает требуемых свойств клапана из-за низкого значения модуля упругости, твердости и прочности при повышенных температурах.

— Формируемая по известному способу в головке клапана однородная микроструктура, типа колоний, с размером колоний 50-300 мкм, при этом размер первичного β-зерна в микроструктуре может превышать размер колоний в 3 раза и более, не обеспечивает необходимой работоспособности клапана при высоких температурах, так как не обладает повышенным сопротивлением ползучести и длительной прочности (см. Table I Relationships between critical microstructural features and mechanical properties of titanium alloys. ASM Handbook, vol.2, 1990, р.1052. Reviewed by Gerhard Welsch, Case Western Reserve University, and Rodney Boyer, Boeing Commercial Airplane Company).

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения “Жаропрочный титановый сплав” является сплав, применяемый для изготовления клапанов газораспределения ДВС методом горячей деформации, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0,1Si (US №4675964). Это титановый сплав с (α+β) фазовым составом. Изготовленные из таких сплавов клапаны ДВС способны длительно работать только при температурах 550-600°С. Известные из патента US №4675964 2-фазные (α+β) титановые сплавы (см. Табл.1, пп.13-16) обеспечивают свойства длительной жаропрочности (длительная прочность, сопротивление ползучести) только до температур 600°С. Этот факт подтвержден автором патентов US №№4675964, 4729546 в его статье, содержащей результаты испытаний клапанов из 2-фазных титановых сплавов (Allison J.E., Sherman A.M., Bapna M.R. Titanium in engine valve system. «J. Metals», 1987, 39, №3. р.15-18).

Раскрытие изобретений.

Задачей изобретения является повышение надежности и безотказности работы клапанов ДВС и увеличение долговечности двигателя. При этом достигается технический результат, заключающийся в улучшении свойств материала клапана, обеспечивающих работоспособность клапана ДВС в диапазоне рабочих температур, за счет повышения длительной жаропрочности головки клапана (длительной прочности, сопротивления ползучести) и повышения механических свойств стержня клапана (прочности при повышенных температурах, модуля нормальной упругости, твердости). Это дает возможность: а) повысить рабочие температуры головки клапана до 850°С при длительной работе двигателя, и — до 900°С при работе в форсированных двигателях с ограниченным периодом эксплуатации; б) уменьшить конструктивные размеры стержня клапана и участка перехода от стержня к головке.

Предлагаемые изобретения позволяют:

— обеспечить увеличение долговечности работы двигателей за счет повышения надежности и безотказности работы клапанов ДВС;

— уменьшить массу клапана на 10-20% за счет уменьшения конструктивных размеров стержня клапана и участка перехода стержня в головку, а также снизить динамические нагрузки на звенья клапанного механизма;

— уменьшить усилия клапанных пружин, что обеспечит дополнительное снижение нагрузок в клапанном механизме, снижение потерь на трение и улучшение показателей двигателя;

— форсировать двигатель по частоте вращения, тем самым повышая его эффективность;

— управлять свойствами клапанов ДВС, изготавливая их с необходимой и достаточной жаропрочностью для двигателей различного назначения и уровня форсирования;

— использовать при изготовлении клапанов ДВС деформационные процессы в области ограниченной технологической пластичности титановых сплавов, добиваясь высокой производительности и низкой себестоимости в условиях массового производства.

Указанный технический результат и устранение недостатков в предлагаемом клапане двигателя внутреннего сгорания из жаропрочного титанового сплава, содержащего стержень цилиндрической формы, головку тарельчатой формы и участок перехода, обеспечивающий плавное сопряжение стержня и головки, достигается тем, что титановый сплав имеет α+α₂+β-фазовый состав с интерметаллидной α₂-фазой на основе соединения Тi₃Аl, дисперсно распределенной в α-фазе, при этом микроструктура стержня представляет собой сочетание микроструктур трех типов, плавно переходящих от одного типа к другому в радиальном направлении, от поверхности к центру: равноосной, бимодальной и пластинчатой соответственно, микроструктура головки — смесь микроструктур двух типов: корзиночного плетения и пластинчатой, а участок перехода имеет смешанную микроструктуру, состоящую из микроструктур, характерных для стержня и головки.

В частных случаях выполнения изобретения стержень имеет микроструктуру с размером зерен 3-40 мкм, а головка микроструктуру с размером зерен — 50-200 мкм.

Массовая доля интерметаллидной α₂-фазы на основе соединения Тi₃Аl составляет от 7 до 80 мас.% при содержании алюминия в сплаве от 7,5 до 12,5 мас.%.

В предлагаемом изобретении устранение указанных выше недостатков осуществляется за счет создания клапана с различной микроструктурой для стержня и для головки и дополнительного содержания в сплаве, из которого изготавливают клапан, интерметаллидной α₂-фазы на основе соединения Тi₃Аl, которая дисперсно распределена в α-фазе. При этом содержание в материале клапана α₂-фазы, дисперсно распределенной в α-фазе, а также сочетание указанных микроструктур в стержне клапана обеспечивает ему повышение прочности на растяжение при повышенных температурах, модуля нормальной упругости и твердости, а также сопротивление зарождению и распространению усталостной трещины, вязкости разрушения и ударной вязкости. Это повышает прочностные и жаропрочные свойства клапана. Содержание в материале головки клапана α₂-фазы, дисперсно распределенной в α-фазе, и смесь микроструктур в головке клапана придает ей свойства длительной жаропрочности за счет повышения длительной прочности и сопротивления ползучести.

Дополнительное легирование жаропрочного титанового сплава алюминием переводит сплав из двухфазного (α+β) в трехфазный (α+β+α₂), при этом α₂-фаза на основе соединения Тi₃Аl дисперсно распределена в α-фазе и выделяется, в основном, в процессе термообработки. Выделение в сплаве α₂-фазы происходит при упорядочении α-фазы, содержащей растворенный алюминий сверхравновесной концентрации. Например, предел растворимости алюминия в α-фазе при 550°С составляет 7,0-7,5% (см. Титан. Источники, составы, свойства, металлохимия и применение. Корнилов И.И. М.: Наука, 1975 г., стр.187). При больших концентрациях алюминия при этой температуре происходит дисперсное выделение α₂-фазы, представляющей собой твердый раствор на основе соединения Тi₃Аl. Это позволяет повысить жаропрочность сплава до 750-900°С в зависимости от количества α₂-фазы. Необходимое сочетание механических свойств и жаропрочности (в зависимости от рабочей температуры клапана) достигается при содержании α₂-фазы в сплаве от 7 до 80 мас.%. Более подробное подтверждение и обоснование существенности признаков изобретения “Клапан двигателя внутреннего сгорания” смотри в разделе “Пример осуществления изобретений”.

Указанный технический результат и устранение недостатков в предлагаемом способе изготовления клапана двигателя внутреннего сгорания из жаропрочного титанового сплава, включающем формирование из цилиндрической заготовки клапана путем деформационной обработки с предварительным нагревом и последующей термообработки, достигается тем, что титановый сплав имеет α+α₂+β-фазовый состав с интерметаллидной α₂-фазой на основе соединения Тi₃Аl, дисперсно распределенной α-фазе, предварительный нагрев части заготовки, относящейся к стержню, проводят до температуры на 5-20°С ниже температуры полного полиморфного превращения сплава, а ее деформационную обработку осуществляют путем клиновой поперечной прокатки для получения в стержне плавно переходящего от одного типа к другому в радиальном направлении, от поверхности к центру сочетания микроструктур трех типов: равноосной, бимодальной и пластинчатой соответственно, деформационную обработку части заготовки, относящейся к головке, проводят штамповкой с ее предварительным нагревом до температуры на 5-50°С выше температуры полного полиморфного превращения сплава, соответствующей началу штамповки, а окончание штамповки проводят при температуре ниже температуры полного полиморфного превращения сплава, формируя головку клапана тарельчатой формы со смешанной микроструктурой двух типов: корзиночного плетения и пластинчатой и участок перехода, обеспечивающий плавное сопряжение головки со стержнем и имеющий смешанную микроструктуру, состоящую из микроструктур, характерных для стержня и головки.

В частных случаях выполнения изобретения после изготовления клапана стержень имеет микроструктуру с размером зерен 3-40 мкм, а головка — 50-200 мкм.
Похожие публикации: