頭部空心氣門的製造方法與流程

2023-04-27 22:23:16 1

本發明涉及一種發動機的氣門，尤其是一種頭部空心氣門的製造方法。

背景技術：

氣門的作用是控制進、排氣管的開閉，以實現向氣缸供給可燃混合氣(汽油機)或新鮮空氣(柴油機)並及時排出廢氣。為了減小氣門頭部的熱負荷和減小氣門的重量，一個廣泛採用的辦法是採用充金屬鈉的空心氣門。金屬鈉(na)的熔點為97.8c，在空心氣門空腔中填入部分金屬鈉，因此發動機工作溫度下金屬鈉呈現液態，在氣門工作時，金屬鈉在氣門內上下運動，不斷地從氣門頭部吸收熱量並傳給氣門杆使頭部得以冷卻。當排氣門在工作時，溫度很快升高，氣門內的金屬鈉由固態變成液態，杆端面上受頻率很高力的打擊，排氣門劇烈上下運動，液態的金屬鈉衝刷著氣門內腔，把盤部、頸部熱量迅速通過杆和外面導管傳遞出去，另外，由於內部空腔減小了氣門重量，不僅有利於整機重量的減輕，更重要的意義在於減輕氣門整體的重量，改善其工況，從而提高了氣門使用壽命，起到優化發動機性能、降低油耗的作用。目前空心氣門的類型分為：杆部空心氣門與頭部空心氣門兩種。頭部空心氣門比杆部空心氣門孔腔體積更大，充鈉量更多，鈉的運動更能從頭部把熱量傳出去，起到更降溫，同時頭部大型腔也起到更減重的作用。

傳統的頭部空心氣門的製造方法一般是：用柱形材料經過4-5次加熱、擠壓形成大型腔結構。或一次成型或後經薄片填充。這種製造方法帶來的問題是：由於大型腔內部是毛坯面，有很厚的氧化層，此氧化層嚴重影響了空腔的清潔度，鈉易與內腔的雜質反應，產生非常高的氣體壓力，導致危險的靜預緊力，使氣門失效。若頭部大型腔內有氧化層(毛坯面)，會產生明顯的熱傳遞阻力，同時也影氣門響熱傳導性。同時在薄片焊接時也會影響焊接強度。在發動機中易引起氣門失效，存在著極大質量隱患，極易引起顧客的抱怨。同時此熱擠壓的加工模式製造成本很高。因此有必要開發新的頭部空心氣門的製造模式來解決以上問題。

技術實現要素：

本發明的技術任務是針對上述現有技術中的不足提供一種頭部空心氣門的製造方法，該頭部空心氣門的製造方法解決了頭部空心氣門內腔有氧化層(毛坯面)的難題，提高了腔內清潔度，避免了鈉在熱傳導過程中由於不暢而引起的氣門失效風險；同時也解決了在頭部填充薄片焊接時氧化層對焊接的影響的問題。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：包括以下步驟：

(1)電墩壓成型：用自動化電鐓機、摩擦壓力機將棒料鍛壓成帶大底窩的毛坯；

(2)切斷：用自動切割機定毛坯總長；

(3)磨杆部外圓：用無心磨床加工毛坯的杆部外圓，使杆部達到設計要求；

(4)鑽孔：從毛坯的大端面頭部或小端面杆部中心鑽通孔，採用以槍鑽作為刃具，六工位鑽孔設備加工；

(5)車頭部大型腔：用數控車床車削加工出漏鬥形的頭部大型腔；

(6)清洗烘乾：採用全自動的滾筒式清洗烘乾設備清洗鑽孔和車削形成的空腔並烘乾；

(7)充鈉：採用充鈉機將鈉條自動充入空腔內，充納量50-60％，後充入氮氣作為鈉的保護氣體；

(8)薄片填充焊接：用薄片把頭部大端面通過電束焊填充堵塞。

在進行步驟(1)電墩壓成型之前，先將棒料兩端部進行倒角和清洗。

步驟(4)中鑽孔時採用油冷，槍鑽採用整體硬質合金材料。

步驟(8)中對接縫間隙最大不得超過0.25mm。

步驟(8)中電束焊形成的焊瘤的填充深度為0.1-1.7mm。

本發明的頭部空心氣門的製造方法和現有技術相比，具有以下突出的有益效果：由於大型腔為加工面，粗糙度為ra2.0,內腔壁無氧化層(毛坯面)，保證了內腔的清潔度，這樣鈉填充後，孔內無雜質與鈉反應，不會影響鈉的傳熱功能。同時由於內腔壁無氧化層(毛坯面)，提高了空心氣門的散熱功能。

由於大型腔為加工面，在薄片填充焊接時，由於內腔壁無氧化層，焊後在焊接處不會形成夾渣、氣孔等現象，提高了薄片焊接的強度。

附圖說明

附圖1是頭部空心氣門的製造方法的流程圖；

附圖2是頭部空心氣門的製造過程圖；

具體實施方式

參照說明書附圖1和附圖2對本發明的頭部空心氣門的製造方法作以下詳細地說明。

本發明的頭部空心氣門的製造方法，包括以下步驟：

(1)電墩壓成型：用自動化電鐓機、摩擦壓力機將棒料鍛壓成帶大底窩的毛坯，此設備自帶溫控防錯裝置，系統廢品識別率高，毛坯質量得到有效保證；

(2)切斷：用自動切割機定毛坯總長，給後序加工提高良好的基準；

(3)磨杆部外圓：用無心磨床加工毛坯的杆部外圓，使杆部達到設計要求，給後序加工提高良好的基準；

(4)鑽孔：從毛坯的大端面頭部或小端面杆部中心鑽通孔，採用以槍鑽作為刃具，六工位鑽孔設備加工；

(5)車頭部大型腔：用數控車床，採用成型r刀通過走程序，車削加工出漏鬥形的頭部大型腔；

(6)清洗烘乾：採用全自動的滾筒式清洗烘乾設備清洗鑽孔和車削形成的空腔並烘乾，來保證空腔內無任何雜質；

(7)充鈉：採用充鈉機將鈉條自動充入空腔內，充納量50-60％，後充入氮氣作為鈉的保護氣體，防止鈉氧化(由於空腔內無雜質，無需加入金屬鋯)；

(8)薄片填充焊接：用薄片把頭部大端面通過電束焊填充堵塞。電束焊具有能量密度高、加熱速度快、焊接熱影響區及變形小、參數穩定再現性好、易於控制及適於焊接難熔及異種金屬等一系列的優點，採用電束焊設備進行焊接，優勢是退火後無顏色變化，無氫脆，無表面溶解。

在進行步驟(1)電墩壓成型之前，先將棒料兩端部進行倒角和清洗。

步驟(4)中鑽孔時採用油冷，此冷卻油要保持清潔度，定期更換，以保證孔內的清潔度。槍鑽採用整體硬質合金材料，每工作60件刃磨一次。用專用的磨刀設備刃磨鑽頭。

步驟(8)中對接縫間隙最大不得超過0.25mm。

步驟(8)中電束焊形成的焊瘤的填充深度為0.1-1.7mm。

氣門頭部大型腔的加工方式為鍛造、鑽孔、車削、電束焊。

此加工方法由於大型腔為加工面，粗糙度為ra2.0,內腔壁無氧化層(毛坯面)，保證了內腔的清潔度，這樣鈉填充後，孔內無雜質與鈉反應，不會影響鈉的傳熱功能。同時由於內腔壁無氧化層(毛坯面)，提高了空心氣門的散熱功能。

此加工方法由於大型腔為加工面，在薄片填充焊接時，由於內腔壁無氧化層，焊後在焊接處不會形成夾渣、氣孔等現象，提高了薄片焊接的強度。

以上所列舉的實施方式僅供理解本發明之用，並非是對本發明所描述的技術方案的限定，有關領域的普通技術人員，在權利要求所述技術方案的基礎上，還可以作出多種變化或變形，所有等同的變化或變形都應涵蓋在本發明的權利要求保護範圍之內。本發明未詳述之處，均為本技術領域技術人員的公知技術。