專利名稱：內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種排氣門，特別涉及一種內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門及其制造方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的排氣門是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要運(yùn)動(dòng)部件，其服役條件苛刻、工作環(huán)境惡劣，為此，要求氣門具有優(yōu)良的綜合性能，不僅要具有高溫強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，而且要有優(yōu)良的耐高溫燃?xì)飧g、抗氧化、耐磨損的特性。上述諸性能的綜合體現(xiàn)，基本取決于氣門的結(jié)構(gòu)、材料特性、制造方法。氣門性能的優(yōu)劣直接影響著主機(jī)的動(dòng)力性能、使用壽命及可靠性。在機(jī)車運(yùn)行中發(fā)生氣門破壞性失效會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)事故，嚴(yán)重危及機(jī)車的運(yùn)行安全。240系列、280系列柴油機(jī)作為動(dòng)力的東風(fēng)系列內(nèi)燃機(jī)車是我國鐵路干線運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿?，在鐵路運(yùn)輸中占有重要的地位。但是目前氣門的使用壽命還處于相對落后的水平，并時(shí)有發(fā)生氣門早期失效，諸如出現(xiàn)裂紋、掉塊和斷閥事故，為此，提高氣門的可靠性與使用壽命問題受到了鐵路運(yùn)行部門和內(nèi)燃機(jī)制造部門的極大關(guān)注。根據(jù)鐵道部頒布的《鐵路主要技術(shù)政策》中“提高機(jī)車及其主要零部件的技術(shù)性能、工作可靠性和使用壽命，逐步延長機(jī)車段修和大修間的走行公里”的要求，同時(shí)在鐵路運(yùn)輸高速重載的要求下，內(nèi)燃機(jī)車正在向提高輸出功率、提高強(qiáng)化指標(biāo)、提高可靠性、降低燃油消耗率、使用燃油多樣化、減少有害排氣、減輕重量、縮小體積、延長檢修期和實(shí)現(xiàn)無維修方向發(fā)展，這一切都對柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)的重要部件——?dú)忾T提出了更高的要求。目前我國內(nèi)燃機(jī)柴油機(jī)氣門的制造方法及缺陷1、閥盤錐面強(qiáng)化采用堆焊方法熔覆高溫硬面耐磨合金(附圖1所示)，不僅工藝復(fù)雜、制造難度大，而且影響著氣門整體的結(jié)構(gòu)性能，大量的氣門在運(yùn)行15萬公里以上出現(xiàn)堆焊區(qū)裂紋、掉塊也是導(dǎo)致柴油機(jī)氣門事故的主要原因之一，嚴(yán)重影響著氣門的使用壽命。
2、氣門材料4Cr4Ni14W2Mo的性能不能滿足內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)排氣門的工作要求，使用壽命不能滿足鐵道部機(jī)務(wù)部門可靠性管理對氣門提出的要求即無維修要求氣門運(yùn)行≥30萬公里，氣門使用壽命要求達(dá)到機(jī)車大修的目標(biāo)值80萬公里±10萬公里。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明人積多年從事本領(lǐng)域工作的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過反復(fù)研究論證，終得本發(fā)明的產(chǎn)生；本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門及其制造方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作材料，其特征在于其為超級(jí)鐵鎳合金，其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)為C004-0.15；Si0.40-1.20；Mn0.50-1.0；Cr20.0-24.0；Ni30.0-40.0；Ti2.5-3.0；Al0.60-1.20；Nb0.40-1.20；V0.01-0.20；W0.60-0.80；B0.01-0.04；Mg0.01-0.04；Ce0.005-0.08；Co0.5-1.0；Mo0.15-0.30；Cu0.05-0.30；其余為Fe。
其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)典型成分可以選定為C0.05；Si0.15/0.20；Mn0.60/0.70；Cr20.0/21.0；Ni38.0/40.0；Ti2.70/2.90；AI0.90/1.10；Nb0.60/0.80；V0.02/0.08；W0.60/0.70；B0.01/0.04；Mg0.02；Ce0.005/0.01；Co0.50/0.70；Mo0.15/0.20；Cu0.05/0.15；其余為Fe。
其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)典型成分還可以選定為C0.08；Si0.25/0.40；Mn0.65/0.75；Cr21.0/22.0；Ni36.0/38.0；Ti2.60/2.80；AI0.85/1.0；Nb0.70/0.85；V0.10-0.15；W0.70/0.80；B0.015-0.025，Mg0.02；Ce0.02/0.04；Co0.7/0.8；Mo0.20/0.25；Cu0.10/0.20；其余為Fe。
其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)典型成分還可以選定為C0.15；Si0.35/0.55；Mn0.70/0.80；Cr22.0/23.0；Ni31.0/34.0；Ti2.50/2.60；AI0.65/0.80；Nb0.80/0.95；V0.15-0.20；W0.80/0.90；B0.02-0.03，Mg0.02；Ce0.05/0.07；Co0.80/0.95；Mo0.25/0.30；Cu0.20/0.25；其余為Fe。
一種內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作方法，其特征是其制作流程為備料→氣門毛坯成型→熱處理→機(jī)械加工→表面強(qiáng)化處理。
其備料過程為氣門盤部材料為超級(jí)鐵鎳合金磨光棒材，切定長，變形端制作特定R；氣門桿部材料為低合金結(jié)構(gòu)鋼磨光棒材。
其氣門毛坯電熱鐓鍛成形過程為氣門盤部經(jīng)電熱鐓鍛成形，桿部摩擦焊接成形。
電熱鐓鍛蒜頭成形變形溫度為1125℃-1175℃變形速度≤1.5mm/s毛坯成形始鍛溫度為1120℃-1160℃桿部摩擦焊接一級(jí)摩擦?xí)r間1.5-3s，壓力10-18Mpa二級(jí)摩擦?xí)r間2-6s，壓力16-26Mpa頂鍛保壓時(shí)間4-8s，壓力28-38Mpa其熱處理過程為固溶處理溫度1100℃-1180℃/水冷時(shí)效處理溫度760℃-840℃，保溫時(shí)間8-16小時(shí)/空冷淬火處理溫度850℃/油冷高頻處理?xiàng)U端冒形硬化HRC≥50其機(jī)械加工程序?yàn)檐囅骷庸忾T盤外園，底平面，基準(zhǔn)桿；氣門頸部、鎖夾槽部數(shù)控仿形、外園、端面、平面、斜面、錐面、R頸部磨削加工。
其表面強(qiáng)化處理采用噴丸、氮化、鍍鉻處理。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)1、氣門材料性能與工藝性好，鍛造、熱處理質(zhì)量控制穩(wěn)定，材料的性能價(jià)格比好，工業(yè)應(yīng)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著；社會(huì)效益優(yōu)越，應(yīng)用前景良好。
2、雙金屬氣門的工作性能優(yōu)良，高溫性能高，可靠性好，改善了導(dǎo)熱性，降低排氣門的工作溫度約30℃，減少了氣門的重量，降低機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力，綜合性能的提高使氣門的使用壽命由≤30萬公里提高到≥80萬公里。
3、氣門制造方法先進(jìn)、獨(dú)特、產(chǎn)品精度高，應(yīng)用效果好。
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1為傳統(tǒng)進(jìn)氣門結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作材料為超級(jí)鐵鎳合金，其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)為C004-0.15；Si0.40-1.20；Mn0.50-1.0；Cr20.0-24.0；Ni30.0-40.0；Ti2.5-3.0；Al0.60-1.20；Nb0.40-1.20；V0.01-0.20；W0.60-0.80；B0.01-0.04；Mg0.01-0.04；Ce0.005-0.08；Co0.5-1.0Mo0.15-0.30；Cu0.05-0.30；其余為Fe。
實(shí)施例1本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作材料為超級(jí)鐵鎳合金，其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)典型成分可以選定為C0.05；Si0.15/0.20；Mn0.60/0.70；Cr20.0/21.0；Ni38.0/40.0；Ti2.70/2.90；AI0.90/1.10；Nb0.60/0.80；V；0.02/0.08；W0.60/0.70；B0.01/0.04；Mg0.02；Ce0.005/0.01；Co0.50/0.70；Mo0.15/0.20；Cu0.05/0.15；其余為Fe。
實(shí)施例2本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作材料為超級(jí)鐵鎳合金，其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)典型成分可以選定為C0.08；Si0.25/0.40；Mn0.65/0.75；Cr21.0/22.0；Ni36.0/38.0；Ti2.60/2.80；AI0.85/1.0；Nb0.70/0.85；V0.10-0.15；W0.70/0.80；B0.015-0.025，Mg0.02；Ce0.02/0.04；Co0.7/0.8；Mo0.20/0.25；Cu0.10/0.20；其余為Fe。
實(shí)施例3本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作材料為超級(jí)鐵鎳合金，其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)典型成分可以選定為C0.15；Si0.35/0.55；Mn0.70/0.80；Cr22.0/23.0；Ni31.0/34.0；Ti2.50/2.60；AI0.65/0.80；Nb0.80/0.95；V0.15-0.20；W0.80/0.90；B0.02-0.03，Mg0.02；Ce0.05/0.07；Co0.80/0.95；Mo0.25/0.30；Cu0.20/0.25；其余為Fe。
上述任一實(shí)施例的化學(xué)成分配比下，內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作方法是備料→氣門毛坯成形→熱處理→機(jī)械加工→表面強(qiáng)化處理1、備料氣門盤部材料為超級(jí)鐵鎳合金磨光棒材，切定長，變形端制作特定R；氣門桿部材料為低合金結(jié)構(gòu)鋼磨光棒材。
2、氣門毛坯電熱鐓鍛成形氣門盤部經(jīng)電熱鐓鍛成形，桿部摩擦焊接成形。
電熱鐓鍛蒜頭成形變形溫度為1125℃-1175℃變形速度≤1.5mm/s毛坯成形始鍛溫度為1120℃-1160℃桿部摩擦焊接；一級(jí)摩擦?xí)r間1.5-3s，壓力10-18Mpa二級(jí)摩擦?xí)r間2-6s，壓力16-26Mpa頂鍛保壓時(shí)間4-8s，壓力28-38Mpa3、熱處理固溶處理溫度1100℃-1180℃/水冷時(shí)效處理溫度760℃-840℃，保溫時(shí)間8-16小時(shí)/空冷淬火處理溫度850℃/油冷高頻處理?xiàng)U端冒形硬化HRC≥504、機(jī)械加工為傳統(tǒng)的加工方法，加工程序?yàn)檐囅骷庸忾T盤外園，底平面，基準(zhǔn)桿；氣門頸部、鎖夾槽部數(shù)控仿形、外園、端面、平面、斜面、錐面、R頸部磨削加工。
5、表面強(qiáng)化處理進(jìn)行噴丸、氮化、鍍鉻處理以上所述，是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作材料，其特征在于其為超級(jí)鐵鎳合金，其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)為C004-0.15；Si0.40-1.20；Mn0.50-1.0；Cr20.0-24.0；Ni30.0-40.0；Ti2.5-3.0；Al0.60-1.20；Nb0.40-1.20；V0.01-0.20；W0.60-0.80；B0.01-0.04；Mg0.01-0.04；Ce0.005-0.08；Co0.5-1.0；Mo0.15-0.30；Cu0.05-0.30；其余為Fe。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作材料，其特征在于其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)典型成分可以選定為C0.05；Si0.15/0.20；Mn0.60/0.70；Cr20/21；Ni38/40；Ti2.70/2.90；AI0.90/1.10；Nb0.60/0.80；V0.02/0.08；W0.60/0.70；B0.01/0.04；Mg0.02；Ce0.005/0.01；Co0.50/0.70；Mo0.15/0.20；Cu0.05/0.15；其余為Fe。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作材料，其特征在于其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)典型成分可以選定為C0.08；Si0.25/0.40；Mn0.65/0.75；Cr21/22；Ni36/38；Ti2.60/2.80；AI0.85/1.0；Nb0.70/0.85；V；0.10-0.15；W0.70/0.80；B0.015-0.025，Mg0.02；Ce0.02/0.04；Co0.7/0.8；Mo0.20/0.25；Cu0.10/0.20；其余為Fe。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作材料，其特征在于其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)典型成分可以選定為C0.15；Si0.35/0.55；Mn0.70/0.80；Cr22/23；Ni；31/34；Ti2.50/2.60；AI0.65/0.80；Nb0.80/0.95；V0.15-0.20；W0.80/0.90；B0.02-0.03，Mg0.02；Ce0.05/0.07；Co0.80/0.95；Mo0.25/0.30；Cu0.20/0.25；其余為Fe。
5.一種內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作方法，其特征是其制作流程為備料→氣門毛坯成型→熱處理→機(jī)械加工→表面強(qiáng)化處理。
6.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作方法，其特征是其備料過程為氣門盤部材料為超級(jí)鐵鎳合金磨光棒材，切定長，變形端制作特定R；氣門桿部材料為低合金結(jié)構(gòu)鋼磨光棒材。
7.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作方法，其特征是其氣門毛坯電熱鐓鍛成形過程為氣門盤部經(jīng)電熱鐓鍛成形，桿部摩擦焊接成形。電熱鐓鍛蒜頭成形變形溫度為1125℃-1175℃變形速度≤1.5mm/s毛坯成形始鍛溫度為1120℃-1160℃桿部摩擦焊接一級(jí)摩擦?xí)r間1.5-3s，壓力10-18Mpa二級(jí)摩擦?xí)r間2-6s，壓力16-26Mpa頂鍛保壓時(shí)間4-8s，壓力28-38Mpa
8.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作方法，其特征是其熱處理過程為固溶處理溫度1100℃-1180℃/水冷時(shí)效處理溫度760℃-840℃，保溫時(shí)間8-16小時(shí)/空冷淬火處理溫度850℃/油冷高頻處理?xiàng)U端冒形硬化HRC≥50
9.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作方法，其特征是其機(jī)械加工程序?yàn)檐囅骷庸忾T盤外園，底平面，基準(zhǔn)桿；氣門頸部、鎖夾槽部數(shù)控仿形、外園、端面、平面、斜面、錐面、R頸部磨削加工。
10.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作方法，其特征是其表面強(qiáng)化處理采用噴丸、氮化、鍍鉻處理。
全文摘要
一種內(nèi)燃機(jī)車柴油雙金屬排氣門的制作材料，其為超級(jí)鐵鎳合金，其化學(xué)成分規(guī)范(wt％)為C0.04－0.15；Si0.40－1.20；Mn0.50－1.0；Cr20.0－24.0；Ni30.0－40.0；Ti2.5－3.0；Al0.60－1.20；Nb0.40－1.20；V0.01－0.20；W0.60－0.80；B0.01－0.04；Mg0.01－0.04；Ce0.005－0.08；Co0.5－1.0；Mo0.15－0.30；Cu0.05－0.30；其余為Fe。本發(fā)明氣門材料性能與工藝性好，鍛造、熱處理質(zhì)量控制穩(wěn)定，材料的性能價(jià)格比好，工業(yè)應(yīng)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著；社會(huì)效益優(yōu)越，應(yīng)用前景良好。
文檔編號(hào)F01L3/06GK1453458SQ0312379
公開日2003年11月5日 申請日期2003年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月2日
發(fā)明者張綿勝, 姚正剛, 張志勇 申請人:北京特冶工貿(mào)有限責(zé)任公司