[发明专利]柴油机气阀阀面硬化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及柴油机气阀的热处理工艺，具体地说，特别涉及一种柴油机NiCr20TiAl制气阀阀面硬化的方法。

背景技术

NiCr20TiAl制气阀既是柴油机心脏的关键运动件之一，又是柴油机的基础零件和消耗零件。

作为心脏运动件，它是决定柴油机性能与可靠性的关键运动件。

作为基础件，它对柴油机起着十分重要的作用。

气阀在使用中失效，将直接产生主机气缸、活塞、增压器等零部件的变形或损坏等严重后果。

由于气阀是消耗品，位居心脏，要更换时柴油机需要解体，耗工耗时，在使用中发生故障必定造成停车事故，特别是船用柴油机，气阀失效造成的损失将会更大。

为了提高气阀阀面的耐磨性、疲劳强度和使用寿命，我国引进发达国家设计的DK机系列、PC机和PA6等机型，这些机型的气阀阀面均采用冷挤压的方法来提高硬度。

近年来，由于主机的发展速度很快，单机负荷及气缸内的压强明显提高，这就对气阀阀面质量提出了更高的要求。但在一定的加工压力下，冷挤压NiCr20TiAl制气阀阀面硬化层深度只能达到0.6mm，不能满足设计要求，这就造成了产品的疲劳强度及使用寿命不够理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能有效增加局部硬化深度的柴油机NiCr20TiAl制气阀阀面硬化的方法，以提高气阀的疲劳强度和使用寿命。

本发明的技术方案如下：一种柴油机NiCr20TiAl制气阀阀面硬化的方法，包括以下步骤：

1）预热：将NiCr20TiAl制气阀在井式炉中预热至280-380℃，然后装夹在立式车床上；

2）第一次加热滚压：气阀在立式车床上旋转，用氧—乙炔焰加热气阀阀面至620-650℃，然后保持在该温度下边加热边滚压，滚压压力为30000-38000N，气阀阀面转动的线速度为15-25mm/s，同时将气阀阀面己滚压的部位用0.5-1.0Mpa的压缩空气连续冷却；

3）再次预热并第二次加热滚压：将第一次加热滚压后的气阀在井式炉中预热至280-380℃，然后装夹在立式车床上，并使气阀旋转，再用氧—乙炔焰加热气阀阀面至580-610℃，然后保持在该温度下边加热边滚压，滚压压力为40000-53000N，气阀阀面转动的线速度为10-20mm/s，同时将气阀阀面己滚压的部位用0.8-1.2Mpa的压缩空气连续冷却；

4）第三次加热滚压：用氧—乙炔焰加热气阀阀面至550-580℃，然后保持在该温度下边加热边滚压，滚压压力为50000-60000N，气阀阀面转动的线速度为10-20mm/s，滚压完毕，空气冷却；

5）时效处理：将气阀从立式车床上取下，然后放入井式炉中用510-530℃进行时效处理，保温5-8小时，最后空气冷却至室温。

以上2）、3）、4）步骤采用液压缸的滚压头进行滚压。

本发明的基本原理是：随着温度的升高，NiCr20TiAl气阀阀面的形变抗力下降，在同等压力作用下，零件的形变量增大，形变深度增加。形变量及形变深度越大，奥氏体晶粒变形甚至破碎就越严重，位错密度显著增高的同时，晶界面积也大大增加，形变硬化效果明显提高。形变后快冷可减少回复现象的发生，使更多晶体缺陷被保留下来。随后的时效有利于部分内应力消除和部分碳化物、金属间化合物等在位错、晶界、孪晶界、亚晶界等处呈颗粒状且高度弥散析出，从而保证了形变硬化效果显著提高。本发明生产的NiCr20TiAl气阀阀面用维氏硬度计测硬化层硬度及深度，每个测量点之间的间隔为0.1mm。经上述方法处理后的NiCr20TiAl气阀阀面硬度可达467-524HV，硬化层深达2.9-3.3mm。

由于滚压时气阀要散发热量，本发明在步骤2）、3）、4）中用便携式红外线测温仪测量气阀阀面的温度，根据所测温度随时调节氧—乙炔焰的大小，使气阀阀面的温度保持在滚压所需的数值，从而确保了气阀阀面硬化的效果。

有益效果：本发明使柴油机NiCr20TiAl制气阀阀面硬化层深度比相同的冷挤压压力所形成的硬化层深度增加了2mm以上，是冷挤压硬化层深度的三倍以上，能够达到2.9-3.3mm，气阀的疲劳强度、使用寿命及可靠性得到了显著提高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

本实施例包括以下步骤：