[发明专利]柴油发动机中的用于燃料阀的喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机的用于燃料阀的喷嘴，特别地，涉及两冲程十字头式发动机，其中用于燃料阀的喷嘴包括具有合金钢的芯部部分，和形成喷嘴的朝向燃烧室的表面的外部表面，该外部表面由为镍基、铬基或钴基的抗热腐蚀合金的微粒起始材料形成，其中所述微粒起始材料粘合到粘着层。

背景技术

专利文献WO 2004/030850说明了这种已知的用于燃料阀的喷嘴，其中抗腐蚀外部表面通过粉末冶金学处理设置在芯部部分上，其中抗腐蚀合金的微粒材料被设置在芯部部分的模具中并通过HIP处理(热等静压力)与芯部部分成为一体。该模具被排空以便尽可能多地移除空气或气体。HIP处理在室中执行，该室可以同时被加热并在压力下被设定。为了以有效方式使用该室，尽可能多地填充喷嘴或其它部分，并且这些目标在室内全部都经历相同的HIP处理。当开始处理时，该室受热和受压到HIP条件，并且这些条件然后被保持需要的周期，通常至少为8到12小时。

在HIP处理过程中，压力作为等静压力(在所有方向上压力完全均匀)影响微粒材料，并且当微粒材料被压缩在芯部部分上时，微粒材料的体积在各个方向均匀地减小。在外部表面产生的微观结构中，当观察从完成的喷嘴中被取出的磨碎和抛光样品时可以看到微粒保持为具有圆形轮廓的球形。图1和10的附图中拍摄了这种样品。

HIP处理是已知的，以提供高质量的微观结构和精细粘附的外部表面，但是HIP处理非常费时，并且高温的长处理时间还产生不适合的冶金处理：如从一个合金到其它合金的部件扩散。

发明内容

本发明旨在获得高强度的外部表面并获得具有坚固结构的外部表面中的微观结构，该坚固结构具体为到芯部部分的过渡区附近的坚固结构。

通过对根据本发明的这种用于燃料阀的喷嘴的观察，特征在于至少在到芯部部分的过渡区中，外部表面的微粒材料中的微粒通过由锻造外部表面和芯部部分所引起的剪切应变被变形成椭圆或细长形状，并且锻造后的外部表面具有至少98.0％的密度。

通过锻造产生的剪切应变导致粉末微粒相对于其它粉末微粒的位移，使得微粒相对彼此摩擦并穿透存在于微粒表面上的氧化膜层。这种应变具体可以为剪切应变。任何氧化膜层都是薄的，因为微粒材料通常通过无氧气体中雾化而制造，然而在存储过程中，一些氧化物将不可避免地形成在微粒上。该应变使微粒变形成可以表现为椭圆或细长形状的非球形形状。在锻造过程中，微粒材料被压缩成致密层，而微粒粘合到粘结到相邻层的粘着材料，当微粒材料直接定位在芯部部分上时，该粘着材料是芯部部分。

通过锻造产生的剪切应变导致微粒材料至少沿外部表面的材料和芯部部分的材料之间的过渡区的方向上流动。剪切应变和过渡区附近的材料内产生的运动确保在变形过程中在材料之间的产生有效结合并且确保微粒在变形过程中相对彼此以非常有效的方式摩擦而结合，产生的微观结构仅在该微观结构内具有非常少量的内部失效点。因此，在过渡区域结合在一起的材料具有坚固的微观结构并且能够完全省去外部表面和芯部部分之间的几何锁定。锻造被施加作为随后的步骤以组装、排空和加热包含微粒材料和芯部部分的外壳。认为重要地是不具有诸如HIP处理的中间步骤，因为这种处理被延长并可以导致材料之间的扩散。

可能地是：外部表面直接定位在芯部部分上。作为可选地，合金的至少一个缓冲层定位在芯部部分和外部表面之间。当使用这种缓冲层时，缓冲层的合金由第三合金制成，所述第三合金具有不同于芯部部分的合金钢并且不同于外部表面的抗热腐蚀合金的合成物。合成物中的不同表示缓冲层的合金分析在合金组分或一个或多个合金组分的量(重量的百分数)方面不同。例如，缓冲层可以是具有不同含碳量的合金钢或具有诸如铬、铁或镍的不同其它组分的量的合金钢。术语合成物因此被表示为合金分析。合金钢的芯部部分和外部表面之间的缓冲层的定位具有合金钢仅与缓冲层的材料直接接触而不与外层的抗腐蚀合金直接接触的效果。缓冲层作用以减少或防止合金组分从外部表面扩散到芯部部分，反之亦然。

优选地，缓冲层从以下的组中选择，该组包括钢、奥氏体钢、镍基合金、和由除了不可避免的杂质之外的铁或镍组成的合金。这些合金被认为是与芯部部分的钢和外部表面的合金可以相容的。

在一种实施例中，芯部部分的合金钢是奥氏体的不锈钢。不锈钢具有高强度并总的说来被认为是很好执行，特别是在两冲程十字头式发动机中。然而，不锈钢具有相当高的碳含量。缓冲层吸收扩散的碳，使得对于喷嘴的主要部分使用不锈钢的优点没有通过用于完成的喷嘴的抗热腐蚀和长期延展性的要求而被削弱。