中文名 | 內(nèi)燃機(jī)氣門彈簧座技術(shù)條件 | 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) | JB/T 11034-2010 |
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批準(zhǔn)發(fā)布部門 | 工業(yè)和信息化部 | 發(fā)布日期 | 2010-02-21 |
實(shí)施日期 | 2010-07-01 |
備案信息
備案號(hào):28447-2010
備案公告: 2010年第5號(hào)(總第125號(hào))
這個(gè)主要是防止彈簧移位,防止磨損。
常見氣門彈簧質(zhì)量好的一般要15-20元,質(zhì)量一般的只要10元左右,但最好不要用這種劣質(zhì)濾芯,會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損和化油器堵塞的機(jī)率。如果是一些特殊車型或合資品牌的濾芯,由于通用性不強(qiáng),有些可能要30-5...
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評(píng)分: 4.3
車用內(nèi)燃機(jī)的氣門彈簧和對(duì)其優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分重要的,所以這篇文章主要是對(duì)車用內(nèi)燃機(jī)氣門彈簧的作用進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹和深入的研究,并且構(gòu)造出車用內(nèi)燃機(jī)氣門彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型,通過對(duì)氣門彈簧的涉及變量、目標(biāo)函數(shù)和限制條件等因素出發(fā)對(duì)車用內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行分析研究,并且得出結(jié)論。
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評(píng)分: 4.7
針對(duì)冷擠壓加工生產(chǎn)的柴油機(jī)氣門彈簧座存在的技術(shù)和質(zhì)量問題進(jìn)行原因分析和工藝驗(yàn)證,并逐項(xiàng)制訂對(duì)策并加以改進(jìn),提升了生產(chǎn)能力,降低了加工成本,提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。
本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)內(nèi)燃機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TCl77)歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:綿陽(yáng)市天旋氣門組件有限公司、上海內(nèi)燃機(jī)研究所。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:章升誼、陳路、趙明好。
本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。
《中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB/T 11034-2010):內(nèi)燃機(jī) 氣門彈簧座 技術(shù)條件》由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)內(nèi)燃機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC l77)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:綿陽(yáng)市天旋氣門組件有限公司、上海內(nèi)燃機(jī)研究所。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:章升誼、王田奇、趙明好。本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。
作者:王忠誠(chéng)、肖學(xué)林
單位:濟(jì)南沃德汽車零部件有限公司
來源:《金屬加工(熱加工)》雜志
內(nèi)燃機(jī)氣門進(jìn)行錐面淬火的目的是滿足其耐磨性,通常規(guī)定其錐面硬度在48HRC以上,某型號(hào)的內(nèi)燃機(jī)氣門材質(zhì)為整體馬氏體耐熱鋼(X45Cr9Si3),采用六工位高頻淬火機(jī)床進(jìn)行氣門的錐面淬火,該產(chǎn)品的技術(shù)要求為:錐面硬度550~700HV30,硬化層深度≥2.8mm,晶粒度細(xì)于8級(jí),淬火實(shí)景如圖1所示。在某天操作者發(fā)現(xiàn)有300余支氣門錐面淬火后開裂,具體形狀如圖2、圖3所示,可以看出該裂紋在氣門的底窩與圓弧長(zhǎng)度均較長(zhǎng)。此淬火介質(zhì)采用濃度為10~15%的淬火液進(jìn)行桶內(nèi)噴射冷卻,淬火介質(zhì)溫度為26℃,檢查高頻淬火工藝參數(shù)正常。
1.原因分析
氣門錐面淬火后產(chǎn)生淬火裂紋,該類缺陷是致命也是絕不允許的,一旦出現(xiàn)將造成十分嚴(yán)重的后果,即造成發(fā)動(dòng)機(jī)的早期失效,甚至?xí)l(fā)生重大人身傷亡事故,故氣門制造商在DFMEA與PFMEA設(shè)計(jì)中均要重點(diǎn)考慮,并采取必要的預(yù)防措施。本文對(duì)出現(xiàn)的此批淬火裂紋的產(chǎn)品進(jìn)行如下幾個(gè)方面的分析,目的是找到其產(chǎn)生的原因并采取預(yù)防措施。
(1)檢查氣門的化學(xué)成分
對(duì)該產(chǎn)品的盤部采用光譜分析,檢測(cè)結(jié)果見表1,其化學(xué)成分符合要求。
表1 氣門的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)
元素 |
C |
Si |
Mn |
S |
P |
Cr |
標(biāo)準(zhǔn)要求 |
0.40~0.50 |
2.70~3.30 |
≤0.60 |
≤0.030 |
≤0.040 |
8.80~10.00 |
實(shí)際檢測(cè) |
0.46 |
2.84 |
0.48 |
0.0025 |
0.0031 |
9.23 |
(2)外觀與金相分析
為了分析其裂紋的特征,首先進(jìn)行外部宏觀部分的觀察與分析,圖2、圖3是同一支氣門底面與圓弧的裂紋形式,從圖中可看出,淬火裂紋是從底窩向錐面與圓弧擴(kuò)展的(通裂),在氣門錐面或錐面與圓弧位置出現(xiàn)裂紋,這通常是批量的裂紋,其裂紋位置在淬火冷卻區(qū)域,這是此處截面差別較大的部位,裂紋形狀基本一致。另外,從氣門(端面有底窩)錐面淬火后的裂紋形式(采用淬火冷卻介質(zhì)冷卻)可以看出,淬火深度進(jìn)入了盤部底窩內(nèi),造成此處應(yīng)力集中而開裂。圖4、圖5為其盤部底面與圓弧的裂紋形態(tài),其形狀是頭粗尾細(xì),淬火表面裂口寬,越向心部延伸越細(xì)小,裂紋內(nèi)部無氧化脫碳,為淬火裂紋,檢查晶粒度在6級(jí),不符合細(xì)于8級(jí)的工藝要求(見圖6),出現(xiàn)局部過熱的傾向。
從裂紋件金相圖片分析,裂紋不是淬火過燒裂紋和淬火前裂紋,是淬火后造成裂紋,經(jīng)淬火冷卻后裂紋擴(kuò)展。對(duì)開裂的與不開裂的兩支氣門進(jìn)行淬硬層深度檢查,具體如圖7、圖8所示。從圖中可知,正常的氣門淬火硬化層深度為4~5mm,錐面硬度為620~680HV30。非錐面開裂的氣門淬火硬化層深度7mm(裂紋位于淬火過渡區(qū)附近)為,硬度635~647HV30。可以看出二者的差異在于硬化層深度的不同。工藝規(guī)定硬化層深度是大于2.8mm,沒有上限要求。
該淬火裂紋的產(chǎn)品硬化層深度比正常產(chǎn)品深2mm,另外檢查發(fā)現(xiàn)開裂的氣門盤厚比正常的盤厚厚0.3mm。
(3)氣門外部形狀
一同淬火的兩種氣門的盤部外圓是一樣的,唯一區(qū)別為發(fā)生淬火開裂的氣門低窩直徑大,具體如圖9所示,二者的具體尺寸比較見表2??梢钥闯龆咴谟诋?dāng)硬化層深度大于5mm后,則淬火區(qū)進(jìn)入氣門盤部厚薄交界處(底窩大的氣門)。
表2 兩種錐面淬火氣門外部尺寸比較
項(xiàng)目 |
盤部直 徑/mm |
低窩直 徑/mm |
二者直徑差 /2菱形長(zhǎng)度 |
錐面角度 /(°) |
盤厚 /mm |
桿徑 /mm |
A氣門 |
φ34 |
φ16 |
9 |
45 |
4.2 |
φ6.5 |
B氣門(產(chǎn)生淬火裂紋) |
φ34 |
φ24 |
5 |
45 |
4.5 |
φ6.5 |
(4)淬火感應(yīng)器與氣門錐面的間隙
因氣門錐面淬火采用桿端定位,氣門總長(zhǎng)不變,盤部厚勢(shì)必造成氣門錐面與感應(yīng)器的距離近,在加熱過程中,加熱深度較深,進(jìn)入截面厚薄處,淬火后造成此處局部過熱,淬火應(yīng)力過大而開裂。圖10為淬火過程中的氣門與夾持的夾具。
經(jīng)過落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢查與判斷,同時(shí)檢查6個(gè)夾具的跳動(dòng)情況,發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)夾具(彈簧卡頭)跳動(dòng)大,在設(shè)備運(yùn)行中,造成錐面淬火加熱溫度不均勻,造成硬化層過深,進(jìn)入產(chǎn)品底窩內(nèi),(底窩本來就是應(yīng)力集中區(qū))在冷卻過程中因應(yīng)力過大而造成氣門錐面開裂。
2.措施
根據(jù)以上幾個(gè)方面的分析,在氣門錐面淬火過程中,要嚴(yán)格落實(shí)表3要求,則可有效避免此類裂紋的產(chǎn)生,這是在生產(chǎn)過程中經(jīng)驗(yàn)所得。另外,對(duì)于有底窩的該類氣門要考慮硬化層深度有一個(gè)合理的范圍,決不允許硬化層深度進(jìn)入盤部底窩內(nèi),可通過首件進(jìn)行驗(yàn)證,并確定最佳的硬化層深度。
表3 氣門錐面或圓弧淬火開裂的原因分析與預(yù)防措施
缺陷名稱 |
產(chǎn)生原因 |
預(yù)防措施 |
錐面或圓弧淬火開裂 |
盤部有折疊,造成淬火后沿此處開裂,延伸到錐面或圓弧上 |
①氣門電鐓時(shí)按工藝參數(shù)(包括電壓、電流、油壓、時(shí)間、砧子缸與頂端缸后退速度、夾持力等)進(jìn)行調(diào)整 ②氣門桿部無劃痕,鉗口定期進(jìn)行更換 |
加熱深度進(jìn)入盤部底窩,此處為應(yīng)力集中區(qū)而開裂 |
①首件進(jìn)行晶粒度與淬火深度的檢測(cè) ②淬火深度應(yīng)以未進(jìn)入盤部底窩內(nèi)為準(zhǔn)(金相法) ③工藝規(guī)定硬化層深度應(yīng)在2.8~4.5mm |
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氣門與感應(yīng)器相對(duì)位置不正確,加熱溫度不均勻或過熱(或產(chǎn)品存在內(nèi)部缺陷) |
①首件進(jìn)行晶粒度與淬火深度的檢測(cè) ②生產(chǎn)過程中進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢查 ③對(duì)彈簧卡頭進(jìn)行檢查,跳動(dòng)大則立即更換 |
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淬火冷卻介質(zhì)濃度低,冷卻不良,造成冷卻速度過快 |
每班進(jìn)行濃度或折光系數(shù)的檢測(cè),符合要求后方可進(jìn)行淬火處理 |
3.結(jié)語
(1)根據(jù)以上的分析可知,該批氣門錐面淬火產(chǎn)生裂紋的原因在于,局部淬火溫度高出現(xiàn)過熱,淬火深度進(jìn)入了盤部低窩內(nèi),此處為截面壁厚差距最大處,淬火后產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中而開裂。
(2)因淬火開裂氣門盤厚比正常的厚0.30mm,故感應(yīng)器與氣門錐面距離較近,淬火深度深是產(chǎn)生的淬火開裂的原因之一。
(3)因夾持氣門桿部的彈簧卡頭跳動(dòng)大(一個(gè)工位),也是造成局部過熱、淬火深度深而產(chǎn)生此次淬火開裂的原因之一。
(4)產(chǎn)生此批產(chǎn)品錐面淬火開裂的原因是多種因素造成的,是各種因素綜合作用的結(jié)果。
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