[发明专利]烧重油船用190系列发动机的气门

说明书

技术领域

本发明属于机械设计领域，涉及到一种发动机的气门，特别是船用190系列发动机的基体材质以及气门盘锥面的强化材料。

背景技术

气门是发动机中的重要零件。在配气机构的控制下，气门是按照一定的次序和准确的时间开启和关闭，使得新鲜的混合气准时从进气门进入气缸，并且使烧过的废气准时从排气门排出。配合活塞连杆机构运转，达到发动机连续工作的目的。

现有技术中的气门基体一般采用21-12N气门钢或是21-4N气门钢。

在我国，由于船用重油的质量参差不一，含硫、钒等腐蚀性成分偏多，烧重油的船用发动机气门早期失效频繁。失效形式主要是：气门盘锥面烧蚀、麻坑，甚至产生掉头、掉块等可靠性事故，导致发动机油耗增大，动力下降，甚至发动机损坏。影响了用户的正常生产作业与经济效益。

发明内容

本发明的目的是为了提高190系列发动机的气门寿命的技术难题，设计了一种新型的烧重油船用190系列发动机的气门，对气门的基体材料以及气门盘锥面材质进行研发与改进。

本发明为实现发明目的采用的技术方案是，烧重油船用190系列发动机的气门，包括气门基体和气门盘锥面，关键是：所述的气门基体的材料采用23-8N气门钢，所述的气门盘锥面上设置有强化层，强化层采用镍基合金材料，具体各组分质量百分比为：77-82％的镍、2.2-3.4％的铁、9.5-12.5％的铬、0.1-0.5％的碳、3.5-4.2％的硅、2.0-2.5％的硼。

本发明的气门基体材料选用23-8N气门钢，之前是21-4N气门钢，铁基奥氏体气门钢系列的23-8N钢是介于21-12N与21-4N之间的钢号，它综合发挥了上述两个钢号的优点，具有良好的超时效特性、高温疲劳强度和耐燃气腐蚀的性能，大中型柴油机气门的新材料。实践证明，它不仅提高了气门的使用功能，又保持了铁基奥氏体气门钢的低成本，还改善了气门制造工艺过程中的材料敏感性问题。该材料具备中等高温的适应性，用于长期运转的船舶用柴油机气门有着良好的应用效果。

气门盘锥面的强化方式，采用等离子堆焊瑞典公司生产的镍基合金，公司焊粉采用水平雾化生产，整个生产流程被Ar气保护。因此粉末物理性能更好，本发明气门的最大优势是可以使粉末的氧含量及杂质最小化，充分保证粉末及涂层的质量，进而提高了使用寿命，气门的寿命有三个月提高到六个月；避免了可靠性事故，降低了突发的重大质量损失。

具体实施方式

烧重油船用190系列发动机的气门，包括气门基体和气门盘锥面，关键是：所述的气门基体的材料采用23-8N气门钢，所述的气门盘锥面上设置有强化层，强化层采用镍基合金材料，具体各组分质量百分比为：77-82％的镍、2.2-3.4％的铁、9.5-12.5％的铬、0.1-0.5％的碳、3.5-4.2％的硅、2.0-2.5％的硼。

所述的镍的质量百分比为79-81％。

所述的铁的质量百分比为2.5-3.0％。

所述的铬的质量百分比为10.0-11.5％。

所述的碳的质量百分比为0.2-0.4％。

所述的硅的质量百分比为3.8-4.0％。

所述的硼的质量百分比为2.2-2.3％。

其中，镍能提高焊粉的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力；

铁起强化和加工硬化作用；提供良好的焊接性能。

铬有三个功能：1、铬可提高焊粉的强度和硬度；2、铬可提高焊粉的高温机械性能；3、使焊粉具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性，减少应力腐蚀开裂。

碳：含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低。

硅：降低熔点而不产生脆性和起强化作用。耐腐蚀性，提高强度。

硼：硼就可改善焊粉的致密性，提高强度。

本发明在具体实施时，列举了以下7组实施例以及对应的实验效果。

从上述7组实施例可以看出，采用本发明设计的气门，气门盘锥面的加强层粉末中氧含量相当少，最多为0.155％，充分地保证了粉末及涂层的质量。从硬度指标来看第3组与第4组中测试的硬度数据最高，可以为最佳的两组实施例。当然，本实验不仅仅只做出了7组数据，有成千山万的实验数据做支持，这7组最具有代表性。