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汽车发动机气门导管的两项创新

更新日期:2007-09-27  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

    气门导管是引导发动机气门开闭运动的一个重要零件。将之压装于缸盖中后,必须对其内径进行铰削加工。因此,要求气门导管内径面必须具有耐磨性和被切削性。目前,制造气门导管的材料除烧结合金之外,还有铸铁和高强度黄铜。粉末冶金气门导管和与其相竞争的材料相比,在耐磨性与价格方面都具有优势,因此,从上世纪70年代后期起,在日本粉末冶金气门导管日益得到广泛应用,但在生产使用中也发现了一些问题。
    1 减小密度差提高生坯强度
    像气门导管之类的细长管状零件,通常多采用拉下法,即在上模冲加压下,使阴模与芯棒同时下行的方法压制成形。用这种方法成形的气门导管生坯两端密度高,中间密度低,密度差大,强度低。因此,运送时必须用专用的搬运装置。另外,还难以增多一次成形的件数。
    日本三菱材料株式会社开发了一种在加压时可单独控制芯棒动作的定时机构,使阴模和芯棒相互进行相对移动,通过使内周侧和外周侧的粉末上下移动量产生差异,将中和区(即低密度区)错开,从而减小了中和区的密度差。结果,压坯的抗弯强度增加30%以上,增大了搬运的自由度,实现了一次可压制成形12件,大大提高了生产率。
    2 超快切削、高耐磨耗气门导管材料的开发
    为了提高材料的耐磨性,通常气门导管都是采用使材料中含有弥散强化硬质相的办法。但是,近年来,客户强烈要求提高生产率和减低成本,从而要求烧结合金和铸铁具有同样的被切削性。客户对气门杆部不需要涂敷处理的和对气门杆部冲击性小的黄铜导管日益关注。因此,必须提高粉末冶金气门导管材料的竞争力。
    为此,日本日立粉末冶金株式会社从根本上重新评价了材料设计,在继续保持烧结合金耐磨性不变的特征的同时,显著地提高了被切削性,减小了对气门杆部的冲击性。成功开发一种能被超快切削、耐磨性高的气门导管用烧结合金材料。
    在这项开发中,日立粉末冶金株式会社采用添加大量分散的游离石墨、MgSi03和MnS,减低P的添加量使硬质相微细化,以减小对气门杆部和刀具的冲击性,从而使耐磨性与被切削性分别得到提高。新开发的烧结合金材料,被切削性可与铸铁匹敌;和铸铁与黄铜的耐磨性与耐烧接性比起来相同或略好;对于无涂层的气门杆部,和黄铜导管相比具有相同或略好的特性。开发的这种气门导管用烧结合金,一方面,耐磨性和通常使用的材料相同;另一方面,大幅度地改进了被切削性。因此,粉末冶金零件生产企业和客户双方的切削加工费、能耗及生产成本都有所减低。另外,新开发的烧结合金可适用于无涂层的气门,为粉末冶金气门导管开创了新应用领域。
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