一种替代燃料发动机的气门座圈的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车发动机技术领域，涉及一种替代燃料发动机的气口座圈。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于大气污染和石油资源匿乏，该就要求不断减少来自机动车的有害排 放和增加使用替代燃料，所W很多国家都在使用替代燃料来替代汽油、柴油燃料，目前比较 广泛使用的替代燃料为天然气、甲醇、己醇等燃料，该些替代燃料是W后可再生能源的发展 方向，所W需要开发高强度气口座圈来满足替代燃料发动机使用。
[0003] 替代燃料的使用对发动机气口座圈来说的使用环境更加恶劣，一方面是没有汽油 潜热所引起的冷却效果，故气口座圈温度较高，二是燃料中没有可充当润滑剂的胶质成分， 润滑条件差，H是燃料带来的腐蚀磨损，气口座圈在上述环境条件下易造成气口座圈磨损 还会造成相匹配的气口异常磨损及开裂，导致气口漏气，进而产生发动机抖动、冷启动不良 等故障现象，引起客户抱怨，给公司声誉带来恶劣影响。
[0004] 现有的替代燃料气口座圈材料是一种渗铜材料，目的是通过添加铜元素增加气口 座圈的热传导性，但是替代燃料发动机气口与气口座圈之间的工作环境比普通燃料更恶 劣，尤其是润滑条件差，铜容易在干磨损的情况下产生塑性流动导致气口座圈材料粘附在 气口密封面上会加剧气口与气口座圈之间的磨损，进而引起气口与气口座圈之间密封失 效。还有就是现有替代燃料气口座圈材料硬质粒子的含量较低一般在20%左右，硬质粒子 含量低在使用天然气等燃料时耐磨性很难满足要求。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种替代燃料发动机的气口座圈。
[0006] 为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了 W下方案： 一种替代燃料发动机的气口座圈，其特征在于：气口座圈的化学成份(重量百分比）为： C 含量 0. 8%-1. 2%，Si 含量 0. 8%-1. 2%，Mn 含量 0. 4%-0. 7%，S 含量 0. 6%-0. 9%，Ni 含量 5%-7〇/〇， Cr含量4%-6%，Mo含量10%-15%，Co含量22%-27%，余量为化。
[0007] 优选的，气口座圈的化学成份(重量百分比）为；C含量1%，Si含量0. 9%，Mn含量 0. 5%，S含量0. 7%，Ni含量6%，Cr含量5%, Mo含量12%，Co含量23%，余量化。
[0008] 进一步，气口座圈采用粉末冶金的加工方法制成。
[0009] 进一步，气口座圈粉末冶金加工过程中采用两次压制、两次烧结的制作工艺。
[0010] 进一步，气口座圈粉末冶金加工过程在真空环境中进行。
[0011] 该替代燃料发动机的气口座圈具有W下有益效果： (1)本发明中，气口座圈材料含有一定量的Co、MoXr、Ni元素，该元素的初始氧化温度 较低，易在早期形成氧化物，该氧化物会在气口座圈密封面形成一层氧化物薄膜，增加气口 与气口座圈的自润滑性，能够减少气口与气口座圈之间的磨损，同时Co-Mo-化系硬质粒子 相比现有化-W-C系硬质粒子的动摩擦系数较低，Co-Mo-化系硬质粒子耐磨性要优于现有 Cr-W-C系硬质粒子。
[001引 （2)本发明中的气口座圈材料Co-Mo-h系硬质粒子的含量达到了 40%左右，与现 有技术相比，提高了耐磨性、提高了硬质粒子的含量，硬质粒子含量较高具有较高的耐磨性 能抵抗气口的较大冲击力，同时该气口座圈材料硬质粒子的含量处于比较合理的范围，不 会引起过饱和状态，导致一方面成型性较差，一方面气口座圈强度会出现下降趋势。
[0013] (3)本发明中的气口座圈材料不含有化元素，因为替代燃料尤其是天然气燃料， 气口与气口座圈之间相当于是零润滑，Cu元素易在气口冲击下产生塑性流动形成颗粒粘在 气口密封面上，会加剧气口与气口座圈之间的磨损，进而引起气口与气口座圈之间密封失 效。
[0014] (4)本发明中的气口座圈材料含有S、Mn元素，该元素会在制作过程中产生MnS，它 不仅是一个机加工助剂能保证良好的机加工工艺性，还具有一定的自润滑性能够改善气口 与气口座圈之间的磨损。
[0015] (5)本发明气口座圈采用粉末冶金的加工方法，加工过程中采用两次压制、两次烧 结的制作工艺。本发明制作方法属于烧结锻造工艺制作方法，一方面提高座圈的成型性，一 方面提高材料的密度、强度、硬度保证气口座圈具有较高的耐磨性，同时能够抵抗气口的冲 击力及侧向力等。
【附图说明】
[0016] 图1 ;部分Co-Mo-化系和化-W-C系金属的初始氧化温度对比图； 图2 ;部分Co-Mo-化系和化-W-C系金属氧化物的摩擦系数对比图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图及实施例，对本发明做进一步说明： 一种替代燃料发动机的气口座圈，其化学成份(重量百分比）为；C含量0. 8%-1. 2%，Si 含量 0. 8%-l. 2%，Mn 含量 0. 4%-0. 7%，S 含量 0. 6%-0. 9%，Ni 含量 5%-7%，Cr 含量 4%-6%，Mo 含量10%-15%，Co含量22%-27%，余量为化。
[0018] 本发明气口座圈材料硬质粒子含量较高，硬质粒子含量高成型性相比较差，所W 本发明气口座圈采用粉末冶金的加工方法，加工过程中采用两次压制、两次烧结的制作方 法。本发明制作方法属于烧结锻造工艺制作方法，一方面提高座圈的成型性，一方面提高材 料的密度、强度、硬度保证气口座圈具有较高的耐磨性，同时能够抵抗气口的冲击力及侧向 力等。为了改善烧结条件，该气口座圈粉末冶金的加工过程是在真空中进行的。
[001引 实施例1 : 替代燃料发动机的气口座圈，其化学成份(重量百分比）为；C含量l%，Si含量0.9%，Mn 含量0. 5%，S含量0. 7%，Ni含量6%，Cr含量5%, Mo含量12%，Co含量23%，余量化。
[0020] 该气口座圈采用粉末冶金的加工方法，在真空环境中进行，加工过程中采用两次 压制、两次烧结的制作工艺。
[0021] 本发明中为了改善气口座圈材料的耐磨性、自润滑性，改进了硬质颗粒的类型并 增加了硬质粒子的含量，硬质粒子材料由现有的化-W-C系改为具有高强度和润滑性能的 Co-Mo-化系材料，与化-W-C系相比，Co-Mo-化系硬质粒子具有较小的动摩擦系数和较好 的自润滑性能，如图1所示Co、Mo、化元素的初始氧化温度较低，所W发动机启动气口座圈 温度升高时，Co-Mo-化系硬质粒子能在早期在气口座圈密封面上形成一层氧化物薄膜，增 加气口与气口座圈之间的润滑性，能够降低气口与气口座圈之间的磨损，同时如图2所示 Co-Mo-化系硬质粒子与化-W-C系硬质粒子相比的动摩擦系数更低，所W Co-Mo-化系硬质 粒子耐磨性优于现有化-W-C系硬质粒子。
[0022] 本发明中为了提高耐磨性提高了硬质粒子的含量，其中Co、Mo、化、Ni元素的重量 百分含量分别为22-27%、10-15%、4-6%、5-7%，可^看出〔〇-]\1〇-化系硬质粒子的含量达到了 45%左右，现有材料硬质粒子含量一般为20%左右，硬质粒子含量较高具有较高的耐磨性能 抵抗气口的较大冲击力，同时该气口座圈材料硬质粒子的含量处于比较合理的范围，若是 含量再高会引起过饱和状态，导致一方面成型性较差，一方面气口座圈强度会出现下降趋 势。本发明中不含有Cu元素，在使用天然气等燃料时，由于气口与气口座圈间润滑性较差， Cu材料较软容易产生塑性流动，塑性流动后气口座圈材料会粘附到气口密封面上加剧气口 与气口座圈之间的磨损，所W本发明气口座圈材料不含Cu元素。
[0023] 本发明气口座圈由于硬质粒子含量较高，所W机加工工艺性较差，所W为了提高 切削性能，加入了一定量的S、Mn元素，该元素会在制作过程中产生MnS，一方面改善切削性 能，一方面MnS还具有自润滑性。
[0024] 为了验证本发明的气口座圈材料耐磨性要优于市场的现有替代燃料气口座圈材 料，针对两款材料安排了气口座圈磨耗对比试验，试验温度选用了 2500、3000、3500 H种温 度，试验时间化，凸轮转速3000rpm，加热设备LPG燃烧器，气口选用同一厂家、同一表面处 理、同一批次气口，试验结果如下：
【主权项】
1. 一种替代燃料发动机的气门座圈，其特征在于：气门座圈的化学成份(重量百分比） 为：C 含量 0· 8%-1· 2%，Si 含量 0· 8%-1· 2%，Mn 含量 0· 4%-0· 7%，S 含量 0· 6%-0· 9%，Ni 含量 5%-7%，Cr 含量 4%-6%，Mo 含量 10%-15%，Co 含量 22%-27%，余量为 Fe。
2. 根据权利要求1所述的替代燃料发动机的气门座圈，其特征在于：气门座圈的化学 成份(重量百分比）为：C含量1%，Si含量0. 9%，Mn含量0. 5%，S含量0. 7%，Ni含量6%，Cr 含量5%，Mo含量12%，Co含量23%，余量Fe。
3. 根据权利要求1或2所述的替代燃料发动机的气门座圈，其特征在于：气门座圈采 用粉末冶金的加工方法制成。
4. 根据权利要求3所述的替代燃料发动机的气门座圈，其特征在于：气门座圈粉末冶 金加工过程中采用两次压制、两次烧结的制作工艺。
5. 根据权利要求3所述的替代燃料发动机的气门座圈，其特征在于：气门座圈粉末冶 金加工过程在真空环境中进行。
【专利摘要】本发明涉及一种替代燃料发动机的气门座圈，其化学成份（重量百分比）为：C含量0.8%-1.2%，Si含量0.8%-1.2%，Mn含量0.4%-0.7%，S含量0.6%-0.9%，Ni含量5%-7%，Cr含量4%-6%，Mo含量10%-15%，Co含量22%-27%，余量为Fe；该气门座圈采用粉末冶金的加工方法，在真空环境中进行，加工过程中采用两次压制、两次烧结的制作工艺。本发明是一款高耐磨性、高耐热性、高耐腐蚀性的气门座圈，而且还能保证气门座圈与气门的良好匹配性，同时该高强度的气门座圈材料具有良好的切削性不会造成机加工成本过高。本发明硬质粒子的含量达到了45%左右，是一款高强度的气门座圈能满足各种替代燃料使用。
【IPC分类】C22C30-00, C22C38-60, B22F5-00, B22F3-16
【公开号】CN104630659
【申请号】CN201510060169
【发明人】刘春红
【申请人】奇瑞汽车股份有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月5日