|
零件裝配與結構組成 |
柴油機氣門(mén)導管的作用圖解和安裝位置 |
摘要：氣門(mén)導管是柴油機的重要零部件之一，他的質(zhì)量和性能直接影響著(zhù)柴油發(fā)電機的工作效率和壽命。由于需要承受高溫高壓和頻繁的運動(dòng)振動(dòng)，氣門(mén)導管的要求十分高，傳統的生產(chǎn)工藝不能滿(mǎn)足其復雜結構的要求。因此，粉末冶金成型成為一種高效、精密且經(jīng)濟的生產(chǎn)工藝方式。粉末冶金是一種以金屬粉末為原料，通過(guò)粉末的均勻混合、成型、燒結等工藝過(guò)程，制備出高精度、復雜度高、耐用性好的柴油發(fā)動(dòng)機零部件。
一、氣門(mén)導管基本構造和作用
1、氣門(mén)導管的作用
氣門(mén)導管起氣門(mén)的導向作用，使氣門(mén)能正確地座落在氣門(mén)座上，并將氣門(mén)的熱量傳遞出去，其構造和固定方法，如圖1所示。氣門(mén)導管一般制成獨立式的，然后再以少許公盈量壓入汽缸體或汽缸蓋上。氣門(mén)導管與氣門(mén)桿留有適當的間隙，間隙太大會(huì )使氣門(mén)擺動(dòng)密封不好。由于氣門(mén)與氣門(mén)導管間的潤滑較為困難，所以其間隙也不能太小，否則，會(huì )增加兩者的磨損。
氣門(mén)導管是汽缸蓋內支撐氣門(mén)的孔，它相當于一個(gè)襯套，氣門(mén)桿可以在里面滑動(dòng)。氣門(mén)導管是汽缸蓋的一部分，它幫助支撐和定位氣門(mén)，以便氣門(mén)能夠正確地落座。氣門(mén)導管也有散熱的作用，燃燒室內產(chǎn)生的熱量經(jīng)過(guò)氣門(mén)后再傳遞給氣門(mén)導管，如圖2所示為一個(gè)氣門(mén)導管，并顯示了熱量是如何傳遞到氣門(mén)導管，再到汽缸蓋，最后傳遞給冷統的。
|
圖1 柴油機氣門(mén)導管位置圖 |
圖2 柴油機氣門(mén)導管作用圖 |
2、氣門(mén)導管間隙
氣門(mén)桿與氣門(mén)導管之間的間隙十分重要。一般的，這個(gè)間隙在0.2~0.4mm之間。如果氣門(mén)導管磨損，間隙變大，可能會(huì )發(fā)生多種故障。氣門(mén)可能漏氣，導致空燃比發(fā)生變化；機油可能通過(guò)氣門(mén)導管泄漏，導致機油消耗增大；氣門(mén)也可能不能平穩地落座，導致氣門(mén)座快速磨損。圖3所示為機油是如何通過(guò)氣門(mén)導管的。在圖3（a）中，進(jìn)氣門(mén)的導管間隙太大。因為進(jìn)氣門(mén)產(chǎn)生的真空度，經(jīng)過(guò)氣門(mén)導管的所有機油都將被吸入燃燒室中燒掉。在圖3（b）中，排氣門(mén)的導管間隙太大，機油將被吸到廢氣流中燒掉，然后與廢氣一起被排出。以上任何一種情況都會(huì )增大機油的消耗量，并且在廢氣中有燃燒過(guò)的機油。
3、氣門(mén)導管類(lèi)型
氣門(mén)導管有兩種類(lèi)型：一體式和鑲入式。
（1）一體式導管在汽缸蓋中直接加工而成，如圖4（a）所示。
（2）鑲入式導管是一些壓裝在汽缸蓋內的小圓筒，如圖4（b）所示。
當氣門(mén)導管過(guò)度磨損時(shí)，鑲入式導管可以拆下來(lái)，換上一個(gè)新的鑲入式導管。但是，一體式導管不能這樣更換。
|
圖3 當氣門(mén)導管磨損時(shí)，機油會(huì )穿過(guò) |
圖4 氣門(mén)導管類(lèi)型結構圖 |
二、氣門(mén)導管加工工序
發(fā)動(dòng)機氣門(mén)導管是分開(kāi)的部件，氣門(mén)分進(jìn)氣門(mén)，排氣門(mén)。導管分進(jìn)排氣門(mén)導管。氣門(mén)導管內、外圓柱面經(jīng)加工后壓入氣缸蓋或氣缸體的氣門(mén)導管孔中，然后再精加工鉸內孔，為防止軸向轉動(dòng)，設有卡環(huán)定位槽，它與定位卡環(huán)配合便可防止工作時(shí)導管移動(dòng)而落入氣缸中，氣門(mén)桿與氣門(mén)導管之間一般留有微量間隙，使氣門(mén)桿能在導管中自由運動(dòng)，氣門(mén)導管工作溫度較高，潤滑較差，一般用含石墨較高的鑄鐵或鐵基粉末冶金制成，以提高自潤滑性能。氣門(mén)導管的工藝流程比較復雜，一般包括以下幾個(gè)步驟：
1、原材料精混
按照氣門(mén)導管的材料比例將各種金屬粉末混合均勻。這一步是最重要的環(huán)節，對于粉末混合的均勻性和成分配比的準確性有著(zhù)非常高的要求。一般來(lái)說(shuō)，原材料精混時(shí)需要對各種原材料進(jìn)行預處理，將其清潔、烘干。
2、壓制成型
將經(jīng)過(guò)精混的金屬粉末放置于模具中，加入一定的壓力進(jìn)行壓制成型。在壓制成型的過(guò)程中，會(huì )根據氣門(mén)導管的設計要求和規格進(jìn)行相應的調整。
表1 氣門(mén)導管壓制成型工序要求
|
工序
|
潛在失效模式
|
潛在失效機理
|
潛在失效原因
|
|
成型
|
裂紋
|
成品使用性能散失
|
掉落
|
|
密度差大
|
|||
|
密度大、小
|
影響刀壽
|
粉末填充過(guò)多、小
|
|
|
密度檢查錯誤
|
3、燒結處理
將壓制成型的零件放置于高溫下燒結，使得金屬顆粒之間發(fā)生冶金反應，形成致密的金屬結構。這一步工藝非常重要，影響著(zhù)氣門(mén)導管的質(zhì)量和性能。
表2 氣門(mén)導管燒結工序要求
|
工序
|
潛在失效模式
|
潛在失效機理
|
潛在失效原因
|
|
燒結
|
組織擴散不足
|
使用性能下降，造成發(fā)動(dòng)機功率 下降
|
熱電偶異常，燒結溫度低
|
|
溫度計異常
|
|||
|
燒結時(shí)間短
|
|||
|
溫度設定錯誤
|
|||
|
硬度高
|
加工想能異常、氣門(mén)桿磨損
|
燒結溫度高
|
|
|
燒結時(shí)間長(cháng)
|
|||
|
硬度低
|
使用性能下降
|
燒結溫度低
|
|
|
燒結時(shí)間短
|
|||
|
強度低
|
壓裝過(guò)程易發(fā)生斷裂
|
成品氧化或脫碳
|
|
|
燒結溫度低 @取金教程〉
|
|||
|
燒結時(shí)間短
|
4、后處理
經(jīng)過(guò)燒結處理的粉末冶金氣門(mén)導管需要進(jìn)行后處理，例如鉆孔、車(chē)削等工藝，以達到更高的精度和質(zhì)量要求。
三、氣門(mén)導管的性能要求與常見(jiàn)問(wèn)題
1、氣門(mén)導管要求
（1）具有良好的磨損性能及抗磨損性能；
（2）具有良好的匹配性能，能滿(mǎn)足不同氣門(mén)桿部的表面處理要求（氮化，鍍鉻等）
（3）具有良好的自潤滑性能及儲油性能；
（4）具有良好的機加工性能。
2、為什么會(huì )漏氣？
孔隙是粉末冶金材料固有的特性，當毛坯的密度為6.8g/cc時(shí)，孔隙率約為12~13%之間，其中貫通孔隙占總孔隙的90~95%。由于以上孔隙的存在，針對導管施加一定的壓力空氣，就會(huì )產(chǎn)生漏氣的現象。
3、為什么要以導管孔為中心進(jìn)行組合加工？
氣門(mén)座圈工作錐面對導管孔的跳動(dòng)大小直接影響氣門(mén)與座圈的密封質(zhì)量，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機的性能。保證氣門(mén)座圈與氣門(mén)導管加工同軸度等重要位置度公差的需要，避免漏氣造成發(fā)動(dòng)機功率下降，有效避免成品壓入缸蓋時(shí)產(chǎn)生的微變形等隱性缺陷。
4、為什么要考慮氣門(mén)間隙？
氣門(mén)間隙過(guò)小，易導致氣門(mén)運動(dòng)不順，出現卡滯，氣門(mén)與導管之間潤滑不良，導致異常磨損氣門(mén)間隙過(guò)大，一方面會(huì )導致氣門(mén)桿的熱傳導能力下降，空氣和機油易被吸入燃燒室，引起怠速，機油耗增加，積碳嚴重另一方面，會(huì )導致氣門(mén)桿和導管的導向作用下降，不能保證氣門(mén)落座時(shí)與氣門(mén)座圈的同心造成漏氣，影響發(fā)動(dòng)機功率。
四、氣門(mén)導管密封件的安裝
拆卸氣門(mén)導管之前，需要先將發(fā)動(dòng)機的電源斷開(kāi)，以免發(fā)生意外。然后，需要將氣門(mén)蓋板拆下來(lái)，以便更好地接近氣門(mén)導管。接下來(lái)，需要使用扳手或者扳手套筒拆下氣門(mén)導管上的螺母，然后輕輕拆下氣門(mén)導管?？得魉共裼桶l(fā)電機用的氣門(mén)桿油封規格如圖5所示，三種密封件安裝方法如圖6所示。
1、帶槽的氣門(mén)導管密封件
與帶槽氣門(mén)導管相配的密封件有兩個(gè)疊起。在 2000 年 5 月 15 日至 2002 年 2 月底生產(chǎn)的康明斯柴油發(fā)動(dòng)機上，進(jìn)氣門(mén)及排氣門(mén)有獨立帶有顏色編碼的氣門(mén)導管密封件。進(jìn)氣門(mén)導管密封件帶有黃銅色的環(huán)狀螺旋彈簧并且橡膠部分有三個(gè)凸點(diǎn)；排氣門(mén)導管密封件帶有白銀色的環(huán)狀螺旋彈簧并且沒(méi)有凸點(diǎn)。在 2002 年 3 月以后生產(chǎn)的康明斯柴油發(fā)動(dòng)機上，進(jìn)氣門(mén)及排氣門(mén)導管只有一種氣門(mén)導管密封件。
安裝方法：徒手將進(jìn)氣門(mén)導管和排氣門(mén)導管密封件卡入到氣門(mén)導管的槽中。
2、不帶槽的氣門(mén)導管密封件
（1）確保在安裝不帶槽的氣門(mén)導管密封件前，氣門(mén)彈簧導管已經(jīng)拆下。
（2）使用未經(jīng)改制的氣門(mén)密封件安裝器（康明斯零件號為3163294）安裝氣門(mén)導管密封件。安裝后，密封件安裝器必須與缸蓋接觸。這樣能使氣門(mén)導管密封件安裝正確。為避免發(fā)動(dòng)機和/或刀具損壞，不要使用維修工具安裝帶有集成氣門(mén)彈簧導管的氣門(mén)桿密封件。
3、帶一體式氣門(mén)彈簧導管的氣門(mén)桿油封
（1）帶一體式氣門(mén)彈簧導管的氣門(mén)桿油封需用手安裝，不要使用安裝工具。
（2）將氣門(mén)桿密封件置于氣門(mén)導管上方，用手將密封件推到位，直到氣門(mén)彈簧導管牢固地靠著(zhù)氣缸蓋。
|
圖5 康明斯柴油機氣門(mén)桿油封規格 |
圖6 柴油機氣門(mén)桿油封裝入導管 |
總結：
粉末冶金成型是一種高精度、高耐用性、高經(jīng)濟性的生產(chǎn)工藝方式，適用于制備形狀復雜、精度要求高的氣門(mén)導管。粉末冶金過(guò)程中只需加工曲線(xiàn)工件，不需要鈑金或鍛件加工，相比較于鍛造、鑄造等加工方式，粉末冶金工藝能夠更好地減少碳排放和能源消耗。隨著(zhù)粉末冶金技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，越來(lái)越多的機械零部件將會(huì )產(chǎn)生采用粉末冶金成型的趨勢，推動(dòng)整個(gè)制造業(yè)向高效、經(jīng)濟、精密、可持續方向不斷發(fā)展。
----------------
以上信息來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞，特此聲明！
若有違反相關(guān)法律或者侵犯版權，請通知我們！
溫馨提示：未經(jīng)我方許可，請勿隨意轉載信息！
如果希望了解更多有關(guān)柴油發(fā)電機組技術(shù)數據與產(chǎn)品資料，請電話(huà)聯(lián)系銷(xiāo)售宣傳部門(mén)或訪(fǎng)問(wèn)我們官網(wǎng)：http://
