嵌裝式結構的陶瓷氣門座的製作方法
2023-09-18 10:22:15 4
專利名稱：嵌裝式結構的陶瓷氣門座的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種內燃機的氣門座，適用於農用、車用、電站用、船用的中小型內燃機，特別適用於作為高強化度發動機的氣門座。
傳統的內燃機氣門座是採用合金鑄鐵或耐熱鋼為材料製造的，它存在的主要問題是當工作溫度超過400℃～500℃時，合金鑄鐵或耐熱鋼的強度明顯下降。另外，在發動機的運行過程中，氣門對氣門座有落座衝擊作用，在這種高頻落座衝擊力作用下，氣門及氣門座磨損很快，常常出現氣門座下陷等故障，影響發動機長期可靠運行。七十年代末，國際上開始著眼於高溫結構陶瓷零件在內燃機上應用的研究。在美國機動車工程師學會(SAE)論文集850358中阿斯那尼，柯能(M.Asnani，F.L.Kuonen)率先發表了「柴油機陶瓷氣門及陶瓷氣門座的性能」(Ceramic Valve and Seat Insert Performance in a Diesel Engine)的論文，將氣門座材料改用高溫結構陶瓷，解決了上述問題，滿足了高強化發動機氣門座的工作條件。不足之處是由於陶瓷材料脆性大，在氣門落座衝擊力作用下，引起氣門座體裂損或密封錐面表層材料剝落等問題，影響氣密性直至使發動機不能正常工作。
本實用新型的目的在於克服上述現有技術中的不足之處而提供一種嵌裝式結構陶瓷氣門座。這種結構的氣門座能緩和氣門落座的衝擊作用；能更好地發揮高溫結構陶瓷材料高溫強度高、耐磨、耐腐蝕、承受壓力性能高等優點；保證陶瓷氣門座的耐用性。
發明要點如下本實用新型是一種由陶瓷本體和陶瓷本體外周及底面嵌裝一金屬套所構成的嵌裝式結構陶瓷氣門座，該氣門座的陶瓷本體材料為氧化物或氮化物高溫結構陶瓷，金屬套選用中、低碳鋼為材料。
本實用新型下面將結合附圖
和實施例作進一步詳述附圖為嵌裝式結構陶瓷氣門座示意圖。圖中1為陶瓷本體、2為金屬套。陶瓷本體是一圓環，環的一端為錐形開口，金屬套是一端帶有止口的圓形套筒，套筒內壁高度與陶瓷本體高度相一致，止口的寬度不大於陶瓷本體圓環的寬度。d為陶瓷本體的外徑。D為金屬套的外徑。金屬套壁厚為(D－d)／2＝0.5～2.0mm為宜。在陶瓷本體1的外徑處，用過盈的方法嵌裝金屬套2，陶瓷本體1與金屬套2的過盈量為(2～8)％d。金屬套2過盈地配裝在氣缸蓋的氣門座孔中，金屬套外徑D與氣缸蓋氣門座孔的過盈量為(3～10)％D。這樣的結構，氣缸蓋氣門座孔加工過程中形成的幾何形狀偏差，主要由金屬套2的變形所承受，不會在陶瓷本體1處產生太大的局部應力而誘發裂損。另外，發動機運行過程中，氣門的落座衝擊作用直接作用在陶瓷本體1上時，金屬套2由於彈性變形能力較強，起了一種緩衝作用，也減小了氣門落座衝擊在陶瓷本體1上造成的衝擊應力，從而使陶瓷氣門座更加耐用。
發明人曾有如下實施例陶瓷本體採用氧化鋯或氮化矽或Sialon，金屬套材料選用低碳鋼，陶瓷本體1的外徑d＝56mm，金屬套2的外徑D＝58mm，陶瓷本體的外徑d與金屬套2的過盈量為0.035mm，金屬套2與鑄鐵氣缸蓋的氣門座孔的過盈量為0.045mm。採用該結構的是上海柴油機廠生產的2135G型柴油機。
本實用新型相比普通陶瓷氣門座有如下優點(1)嵌裝式陶瓷氣門座結構，能緩和氣門落座的衝擊作用，充分發揮陶瓷材料高溫特性好，承受壓應力性能高的優點，解決了陶瓷氣門座的裂損或表面剝落現象。
(2)本實用新型的氣門座結構，在2135G型柴油機上 經500小時以上的實機運行考核，氣門座工作良好，未發現裂損、剝落等現象，證明該結構氣門座能適應強化發動機的工作條件，使陶瓷氣門座耐用性更好和使用壽命更長。
權利要求1.內燃機的陶瓷氣門座，其特徵在於嵌裝式結構的陶瓷氣門座由陶瓷本體(1)和金屬套(2)所構成，陶瓷本體是一圓環，環的一端為錐形開口，金屬套是一端帶有止口的圓形套筒，套筒內壁高度與陶瓷本體高度相一致，止口的寬度不大於陶瓷本體圓環的寬度。
2.根據權利要求1所述的嵌裝式結構陶瓷氣門座其特徵在於陶瓷本體(1)與金屬套(2)的過盈量為(2～8)％d，金屬套2與氣缸蓋氣門座孔的過盈量為(3～10)％D。
3.根據權利要求1所述的嵌裝式結構陶瓷氣門座其特徵在於陶瓷本體(1)的材料為氧化物或氮化物高溫結構陶瓷，金屬套(2)的材料為中、低碳鋼為材料。
4.根據權利要求3所述的嵌裝式結構陶瓷氣門座其特徵在於金屬套壁厚優選值為(D－d)／2＝0.5～2.0mm。
專利摘要一種嵌裝式結構的陶瓷氣門座，它由陶瓷本體和陶瓷本體外周及底面嵌裝一金屬套所構成。在陶瓷本體的外徑處，用過盈的方法嵌裝金屬套，金屬套過盈地配裝在氣缸蓋的氣門座孔中。陶瓷本體可採用氧化物或氮化物高溫結構陶瓷，金屬套的材料可選用中、低碳鋼。採用本氣門座結構，能緩和氣門落座的衝擊作用，發揮陶瓷材料高溫特性好、承受壓應力性能高的優點。嵌裝式結構的陶瓷氣門座耐用性好，使用壽命長。
文檔編號F01L3/02GK2082763SQ9020519
公開日1991年8月14日 申請日期1990年4月20日 優先權日1990年4月20日
發明者陳特鑾, 賴漢聞, 崔炳勳 申請人:華南理工大學