[发明专利]一种耐磨型气门座

说明书

技术领域

本发明涉及气门座生产技术领域。

背景技术

国内外气门座的研究和生产一直致力于两个方向：①设计和改进气门座的材质及采用适当的热处理，以获得气门座本体最佳的机械性能；②开发气门座的各种表面改性技术，进一步开展涂层材料和工艺的创新研究，以降低磨损为导向，研制或应用新的涂层材料和涂层工艺，制造致密、耐热、耐摩、抗氧化性能良好的气门座涂层，以达到减小气门(座)下沉量的目的。后者已成为近年来国内外气门座技术进步的主要研究方向。

目前，国内外气门座材料概括起来可分为两大类。一类是传统材料，如金属及各种合金；另一类是非传统材料，如陶瓷材料等。当然，金属材料是目前使用得最多的气门座材料，其生产、制造工艺相对比较成熟。陶瓷材料气门座正处于研制和开发阶段。

①粉末冶金气门座

传统材料的粉末冶金材料由于其低密度和疏松性，而使P/M零件的热硬度和抗磨性较差，影响了广泛应用。但是，近年来，由于粉末冶金的材质和制备技术与工艺水平的迅速提高，例如P/M座圈经两次压制、两次烧结、热锻、液相烧结，可使P/M材料的致密化程度提高，密度可达7.4g/cm³～8.0g/cm³。又由于固体润滑剂和硬质分散相的引入，或铜溶浸工艺和蒸汽处理等工艺的采用，均使P/M的导热性、热强度和耐磨性等物理性质和机械性能得到了显著的改善，因此P/M气门座不仅大量应用于通常的轻载和中载发动机，而且日益广泛地应用于高强化的汽油机和重载柴油机，以及天然气、液化石油气和醇类燃料发动机。P/M材料的耐热性、耐磨性等机械性能已远高于合金铸铁。甚至优于某些耐热合金钢。

②陶瓷材料气门座

相对金属材料而言，陶瓷材料具有其自身的一系列特点。首先，陶瓷材料具有优良的耐热、耐摩、抗氧化性能以及高的高温强度和硬度；具备制造大功率发动机气门座所必须的特性。陶瓷材料较低的导热系数、良好的隔热性对于发动机的隔热、提高发动机的热效率是有利的。陶瓷材料的另一个特点是，随着温度的变化，这种材料的膨胀系数不容易发生突变。主要原因是陶瓷材料高温组织比较稳定，不容易发生相变。陶瓷材料还有一个特点是它的抗震性能好，发动机实验发现，用陶瓷材料制造的发动机气门座使用起来噪音更小。至于为什么会出现这种现象，到目前为止，人们仍然没有弄明白其中的原因。由于陶瓷材料具有这么多的优点，因此人们争相研究开发这种材料。美国专门列出规划，发展发动机陶瓷气门系统部件。但陶瓷材料成型、切削加工困难，因而目前还没有得到广泛使用。

发明内容

本发明目的在于设计一种能提高气门座整体使用寿命、产品技术稳定性好的耐磨型气门座。

本发明包括由金属材料制成的气门座主体，在气门座主体的密封锥面设置陶瓷颗粒增强复合涂层。

本发明可在低等级材质上实现高性能表层改性，复合涂层与合金铸铁基材呈牢固冶金结合。同时实现了使低等级合金铸铁材料实现高性能表层改性，达到零件低成本与工作表面高性能的最佳组合，节约资源，具有提高气门座整体使用寿命、产品技术稳定性好的优越性。

本发明是基于对发动机配气结构中，气门座和气门组成一对重要的摩擦副工作特性及内燃机技术进步的迫切要求，激光制备颗粒增强复合涂层，利用激光快速熔凝过程所提供的物理冶金和化学冶金特性，形成与基材呈牢固冶金结合的细小致密涂层基底，凝固过程中以原位析出方式形成的大量微米级和亚微米级金属陶瓷颗粒均匀弥散地分布其中，涂层具有高硬度(40-58HRC)和优异的强韧性，使气门座具有优良的耐热、耐摩、抗氧化性能以及高的高温强度和硬度；较低的导热系数、良好的隔热性，具备制造大功率发动机气门座所必须的特性。

本发明所述陶瓷颗粒增强复合涂层厚度可以为0.5～1.0mm。既能实现良好的耐磨、耐蚀、耐高温，又能节约材料，节省加工成本。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

如图所示，将毛坯铸造、磨削加工端面、粗车外圆、粗镗内圆后得到的气门座主体1上，与气门配合的密封锥面的内圆面均匀涂覆一层金属陶瓷粉，采用激光合金化法，在气门座主体1的密封锥面形成陶瓷颗粒增强复合涂层2，其厚度为0.5～1.0mm，然后再将半成品经精车外圆、精镗内圆、磨外圆、倒外角、终检、上油，形成最终的活塞环。

经检测本发明陶瓷颗粒增强复合涂层2络氏硬度为40-58HRC，同片气门座复合涂层织硬度差不大于3HRC单位。