[实用新型]嵌装式结构的陶瓷气门座

说明书

本实用新型属于一种内燃机的气门座，适用于农用、车用、电站用、船用的中小型内燃机，特别适用于作为高强化度发动机的气门座。

传统的内燃机气门座是采用合金铸铁或耐热钢为材料制造的，它存在的主要问题是：当工作温度超过400℃～500℃时，合金铸铁或耐热钢的强度明显下降。另外，在发动机的运行过程中，气门对气门座有落座冲击作用，在这种高频落座冲击力作用下，气门及气门座磨损很快，常常出现气门座下陷等故障，影响发动机长期可靠运行。七十年代末，国际上开始着眼于高温结构陶瓷零件在内燃机上应用的研究。在美国机动车工程师学会（SAE）论文集850358中阿斯那尼，柯能（M.Asnani，F.L.Kuonen）率先发表了“柴油机陶瓷气门及陶瓷气门座的性能”（Ceramic  Valve  and  Seat  Insert  Performance  in  a  Diesel  Engine）的论文，将气门座材料改用高温结构陶瓷，解决了上述问题，满足了高强化发动机气门座的工作条件。不足之处是由于陶瓷材料脆性大，在气门落座冲击力作用下，引起气门座体裂损或密封锥面表层材料剥落等问题，影响气密性直至使发动机不能正常工作。

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种嵌装式结构陶瓷气门座。这种结构的气门座能缓和气门落座的冲击作用；能更好地发挥高温结构陶瓷材料高温强度高、耐磨、耐腐蚀、承受压力性能高等优点；保证陶瓷气门座的耐用性。

发明要点如下：

本实用新型是一种由陶瓷本体和陶瓷本体外周及底面嵌装一金属套所构成的嵌装式结构陶瓷气门座，该气门座的陶瓷本体材料为氧化物或氮化物高温结构陶瓷，金属套选用中、低碳钢为材料。

本实用新型下面将结合附图和实施例作进一步详述：

附图为嵌装式结构陶瓷气门座示意图。图中1为陶瓷本体、2为金属套。陶瓷本体是一圆环，环的一端为锥形开口，金属套是一端带有止口的圆形套筒，套筒内壁高度与陶瓷本体高度相一致，止口的宽度不大于陶瓷本体圆环的宽度。d为陶瓷本体的外径。D为金属套的外径。金属套壁厚为（D－d）／2＝0.5～2.0mm为宜。在陶瓷本体1的外径处，用过盈的方法嵌装金属套2，陶瓷本体1与金属套2的过盈量为（2～8）％d。金属套2过盈地配装在气缸盖的气门座孔中，金属套外径D与气缸盖气门座孔的过盈量为（3～10）％D。这样的结构，气缸盖气门座孔加工过程中形成的几何形状偏差，主要由金属套2的变形所承受，不会在陶瓷本体1处产生太大的局部应力而诱发裂损。另外，发动机运行过程中，气门的落座冲击作用直接作用在陶瓷本体1上时，金属套2由于弹性变形能力较强，起了一种缓冲作用，也减小了气门落座冲击在陶瓷本体1上造成的冲击应力，从而使陶瓷气门座更加耐用。

发明人曾有如下实施例：

陶瓷本体采用氧化锆或氮化硅或Sialon，金属套材料选用低碳钢，陶瓷本体1的外径d＝56mm，金属套2的外径D＝58mm，陶瓷本体的外径d与金属套2的过盈量为0.035mm，金属套2与铸铁气缸盖的气门座孔的过盈量为0.045mm。采用该结构的是上海柴油机厂生产的2135G型柴油机。

本实用新型相比普通陶瓷气门座有如下优点：

（1）嵌装式陶瓷气门座结构，能缓和气门落座的冲击作用，充分发挥陶瓷材料高温特性好，承受压应力性能高的优点，解决了陶瓷气门座的裂损或表面剥落现象。

（2）本实用新型的气门座结构，在2135G型柴油机上  经500小时以上的实机运行考核，气门座工作良好，未发现裂损、剥落等现象，证明该结构气门座能适应强化发动机的工作条件，使陶瓷气门座耐用性更好和使用寿命更长。