Что такое клапаны двигателя?
Клапаны двигателя контролируют поток газа, поступающего в камеру сгорания и выходящего из нее, и их производительность напрямую связана с мощностью двигателя, топливной эффективностью и уровнем выбросов. Структурно клапан в основном состоит из седла клапана и штока клапана. Седло клапана герметизирует камеру сгорания, а шток клапана координирует работу клапанного механизма для обеспечения возвратно-поступательного движения.
Работая в суровых условиях внутренней среды двигателя, клапаны подвергаются воздействию множества экстремальных факторов: сторона впуска подвергается ударам и перепадам температуры воздушно-топливной смеси перед сгоранием, сторона выхлопа подвергается постоянному воздействию высокотемпературных выхлопных газов, и в то же время они должны противостоять механическому износу и усталостным нагрузкам, вызванным высокочастотным возвратно-поступательным движением. Эти требования предъявляют строгие стандарты к качеству материала, точности формовки и структурной стабильности клапанов, что создает проблемы при выборе процессов производства клапанов и материалов для ковочных штампов.
Процесс электротермической ковки
Процесс производства клапанов двигателя включает в себя подготовку сырья, формовку, черновую обработку, обработку поверхности, термообработку, точную обработку и контроль качества, среди которых создание заготовки является основным этапом, определяющим качество заготовки клапана.
Среди различных технологий формовки электротермическая штамповка стала основным методом производства заготовок клапанов благодаря своей высокой адаптивности и стабильным результатам формовки. Она заключается в нагревании одного конца штока клапана до температуры, подходящей для пластической деформации, с помощью индукционного нагрева, а затем в приложении осевого давления с помощью гидравлического механизма, чтобы заставить нагретый металл пластически течь под действием ограничения матрицы, в конечном итоге формируя предварительную форму седла клапана.
Матрицы для горячей ковки напрямую определяют точность формовки, качество поверхности и стабильность размеров седла клапана. Во время процесса формовки матрицы должны поддерживать постоянный контакт с высокотемпературной металлической заготовкой, выдерживая давление и трение, возникающие при пластической деформации. Поэтому материал матрицы должен обладать отличной адаптивностью к высоким температурам, износостойкостью и структурной стабильностью.
Преимущества штампов для горячей ковки из сплавов на основе кобальта
Традиционные материалы для штампов подвержены быстрому износу, деформации и имеют короткий срок службы в суровых условиях эксплуатации при электротермической ковке. В отличие от них, сплавы на основе кобальта стали идеальным выбором благодаря своим уникальным преимуществам.
Исключительная стабильность при высоких температурах является основным преимуществом сплавов на основе кобальта. Их уникальная металлургическая структура позволяет им сохранять стабильную твердость в условиях постоянной высокой температуры, противостоять размягчению и деформации. Штампы для ковки из кобальтовых сплавов могут обеспечить надежную гарантию точности формовки заготовок клапанов.
Сплавы на основе кобальта также обладают превосходной износостойкостью и противозадирными свойствами. Во время электротермической ковки высокотемпературная металлическая заготовка оказывает интенсивное трение и ударное воздействие на поверхность полости матрицы, которому кобальтовые сплавы могут эффективно противостоять. В то же время плотная оксидная пленка, образующаяся на их поверхности, снижает сцепление металла с металлом, сводя к минимуму адгезию между заготовкой и матрицей. Это продлевает срок службы матрицы, а также обеспечивает качество поверхности заготовок клапанов.
Заключение
Клапаны двигателя требуют строгого контроля качества формовки и производительности производственного оборудования. В процессе электротермической ковки матрицы должны выдерживать высокие температуры, давление и трение. Благодаря своей исключительной стабильности при высоких температурах, превосходной износостойкости и антизадирным свойствам, сплавы на основе кобальта точно решают проблемы традиционных штампов, такие как быстрый износ, деформация и короткий срок службы, эффективно обеспечивая точность формовки и качество поверхности заготовок клапанов.
Использование штампов из кобальтового сплава повышает стабильность производства клапанов, создавая прочную основу для мощности двигателя, топливной экономичности и надежности с самого начала, что делает их незаменимым материалом при производстве высокопроизводительных клапанов двигателя.
