汽车排气门代用材料的研究.pdf

轻型汽车技术 2013(4)总 284 技术纵横 3 汽车排气门代用材料的研究 宋真玉 马亚乾 李 南 (长安大学) 摘 要 针对排气门材料短缺且不能满足 日趋发展的发动机要求，提 出用40Cr钢喷 焊强化代替现排气门材料，并从强度、组织金相等多方面进行了可行性论证。对比 试验及装车考核说明用40Cr钢喷焊强化制造的排气门比现排气门寿命更长，能 提高4倍 以上。 关键词：40Cr 喷焊 排气门 可靠性结合强度 1)进行喷焊，本文采用的是氧乙炔焰喷焊，粉末用 前 言[1] 的是Ni45合金粉末。 排气门是内燃机工作的一个很重要零件 ，工 作时不但要耐磨 、耐蚀、耐高温 ，同时还要承受很 大的冲击力，而且往往由于局部工作面的损伤，造 成密封不严而需光磨或报废，影响汽车的寿命，与 汽车的可靠性极不适应。为了延长排气门使用寿 命，国外排气门材料大致经历了铬钢、硅铬钢、铬 基奥氏体钢和铬锰氧奥氏体钢等几个阶段，同时 为了强化排气门工作表面，美国采用 自熔合金真 空炉法和等离子喷焊法，日本采用管状丝乙炔喷 焊法，均达到理想效果。目前国内排气用钢主要是 图1 排气门示意图 4Cr9Si2，4CrlOSi2Mo和2l—4N，且用21—4N做 气门头部，4Cr9Si2或4CdOSi2Mo做杆部，两部分 2 用40Cr钢喷焊强化代替排气门 用摩擦焊焊接而成，而这些钢国内只能满足一少 材料可行性研究 部分，大部分需要进 口，且铸造加工性能差，寿命 也不长。为此我们在借鉴国外强化技术的同时，提 2．1 喷焊过程对基材的影响圜 出了用40Cr钢喷焊强化制造排气门，并进行工艺 喷焊气门的温度为 IO00~C左右，这么高的温 改进和可行性研究，以节约进 口材料，延长汽车使 度对基材组织性能的影响不容忽视。 用寿命，提高内燃机可靠性。 2．1．1 对强度影响 40Cr钢喷焊后晶粒的长大是不可避免的，但 1 气门强化工艺 由于喷焊只发生在局部，所以对40Cr的强度影响 在用40Cr钢制造的排气门工作锥面上开一 不大，其实际测试结果也证明了这一点，如表 1所 个深 0．7～0．9mm、宽 3．0～3．5mm的圆弧槽 (见图 列。 4 技术纵横 轻型汽车技术 2013(4)总284 表 1 40Gr钢与现气门材料强度对 比 排气门材料 排气门断裂强度 (Mpa) 设计要求 喷焊后试验 40Cr lO24．O 650．6 700 4CI9Si2 1O48．6 994．7 图3 喷焊后试件圈 高，因此可以证明焊层与基材是冶金结合，因此气 2．1．2对基材组织影响 门在工作时不会出现焊层脱落和掉块，能满足排 气门头部组织没有