專利名稱：內(nèi)燃柴油機的排氣閥及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按柴油機方法工作的活塞式內(nèi)燃機的排氣閥，以及該排氣閥的制造方法。
眾所周知，上述型式的排氣閥是整個用高溫鎳基合金Nimonic80A制成的。雖然該合金由于其高達20%的含鉻量而具有良好的耐高溫應力的性能，但在用這種合金制造的排氣閥的嚙合表面在高輸出時仍產(chǎn)生蝕損。在最初階段這種腐蝕在嚙合的表面形成深的麻點，結(jié)果引起所謂燃燒氣體的局部漏氣。這反過來又由于局部溫度的升高進一步加速了腐蝕。引起這種腐蝕的主要原因是柴油機燃料中含有釩和鈉。大家都知道這種腐蝕的細節(jié)。如果柴油機燃料中還含有硫，那末由于硫化作用會進一步加快由于釩和鈉所引起的腐蝕。
本發(fā)明的目的是改進上述型式的排氣閥，以便使它的耐腐蝕性能優(yōu)于Nimonic80A，而該閥的主體及其閥座的強度都能滿足要求。
這個目的可以通過本發(fā)明達到，在本發(fā)明中該閥的主體用Nimonic型的高溫鎳基合金制造，在其上安裝有一個連接到主體的閥座部分，該閥座部分或者由Inconel型的鎳基合金制成，或者由NiCrAlY型的鎳基合金制成。
業(yè)已證明這種組合結(jié)構(gòu)最能滿足該閥的閥座部分的要求。這些要求是良好的抗蠕變力、高的硬度以及對由釩和鈉(如果需要的話還有硫)引起的腐蝕具有良好的耐腐蝕性能。試驗已表明，采用由本發(fā)明確定的組合結(jié)構(gòu)閥的腐蝕率大大地低于上述整個由Nimonic80A制成的排氣閥。因此可以提高裝有本發(fā)明規(guī)定的排氣閥的內(nèi)燃機的功率。
閥主體的鎳基合金相當于合金Nimonic80A的成分，該合金除了在制造過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)外，含有如下的成分(按重量計的百分比)0.04-0.10C，≤1.0Si，≤0.2Cu，≤1.0Fe，≤1.0Mn，18.0-21.0Cr，1.8-2.7Ti，1.0-1.8Al，≤2.0Co，≤0.3Mo，0.0015-0.005B，0.04-0.1Zr，其余為Ni，或者也可以相當于合金Nimonic81的成分，該合金除了在制造過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)外，含有如下的成分(按重量計的百分比)0.05C，≤0.5Si，≤0.2Cu，≤1.0Fe，≤0.5Mn，29-31Cr，1.5-2Ti，0.7-1.0Al，≤2.0Co，≤0.3Mo，0.0015-0.0022B，0.005-0.07Zr，其余為Ni，閥座部分的鎳基合金的成分除了在制造過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)外，含有如下的成分(按重量計的百分比)≤0.10C，≤0.5Si，≤5Fe，≤0.5Mn，20-22Cr，≤0.4Ti，≤0.4Al，≤1.0Co，8.0-9.5Mo，3.15-4.15(Nb+Ta)，其余為Ni，閥座部分的鎳基合金也可以是，其成分除了在制造過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)外，含有如下的成分(按重量計的百分比)0.04-0.05C，47-49Cr，0.3-0.40Ti其余為Ni。閥座的前一鎳基合金是牌號為IN625的合金，后一鎳基合金是牌號為IN671的合金。就耐腐蝕性能而言，這兩種閥座部分的合金均優(yōu)于合金Nimonic80A;若把這兩種閥座部分的合金進行比較，則合金IN625的耐腐蝕性能優(yōu)于合金IN671。閥座部分若采用NiCrAlY型鎳基合金，其成分為除了在制造過程中所產(chǎn)生的雜質(zhì)以外，含有(按重量計的百分比)24-25Cr，10-11Al，0.9-1.1Y，其余為Ni。
本發(fā)明可以用各種方法將閥座部分的合金鍍到主體上，例如等離子噴鍍、堆焊或者粉末冶金法。
制造本發(fā)明排氣閥最方便的方法其要點是在閥座部分的區(qū)域，用堆焊法把由Inconel625型鎳集合金制成的焊層鍍到由Nimonic型鎳基合金制成的主體上;接著通過變形把鍍層減薄，結(jié)果該鍍層得到加工硬化;然后把由這種方法形成的閥體進行退火處理。
下面用附圖
來較詳細地說明本發(fā)明的實施例，該附圖表示一種排氣閥，即該圖的右半部分為閥的中間狀態(tài)，左半部分為閥的制好的狀態(tài)。
如附圖所示，呈菌形閥形狀的四沖程內(nèi)燃柴油機的成品排氣閥1包括一個主體2和被連接到該主體上的鍍層3，該鍍層形成該菌形閥的嚙合表面。該主體1由鎳基合金Nimonic80A制成，該合金除了在制造過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)外，含有如下的成分(按重量計的百分比)0.04-0.10C，≤1.0Si，≤0.2Cu，≤1.0Fe，≤1.0Mn，18.0-21.0Cr，1.8-2.7Ti，1.0-1.8Al，≤2.0Co，≤0.3Mo，0.0015-0.005B，0.04-0.1Zr，其余為Ni。該鍍層3是由鎳基合IN625制成的，該合金除了在制造過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)外，含有如下的成分(按重量計的百分比)≤0.10C，≤0.5Si，≤5Fe，≤0.5Mn，21Cr，≤0.4Ti，≤0.4Al，≤1.0Co，9Mo，3.6(Nb+Ta)其余為Ni。用已知的堆焊法把該層3鍍到主體2上，鍍層的厚度為10到12毫米(參見該閥的右半部分的3′)。爾后通過熱軋成形使該鍍層加工硬化，從而提高了該鍍層的硬度。在此情況下，相對于原始被鍍層3′的體積而言，該變形度大約為30-60%。堆焊產(chǎn)生了具有碳化物呈樹枝狀排列的鑄態(tài)結(jié)構(gòu)。采用熱加工成形使加速腐蝕的碳化物達到均分分布，從而降低了腐蝕作用，換言之，提高了耐腐蝕性能。在熱加工變形后，該閥在500-700℃或550℃-650℃下進行退火處理。退火后用磨削法對嚙合表面進行精加工(參見該閥的左邊部分3)。
作為所述實施例的一種變化，也可以用等離子噴鍍將鍍層3鍍到主體2上。也可以用鍍造變形法代替熱軋成形法。對鍍層進行冷變形也是可以的。
當閥座部分采用Inconel671和NiCrAlY合金時，就不需要進行變形處理和退火處理的步驟。
權(quán)利要求
1.一種按柴油機方法工作的活塞式內(nèi)燃機的排氣閥，該閥具有一個由Nimonic型高溫鎳基合金制成的主體，其特征在于，還有一個被連接到該主體的閥座部分，該閥座部分是由Inconel型鎳基合金制成的。
2.一種按柴油機方法工作的活塞式內(nèi)燃機的排氣閥，該閥具有一個由Nimonic型高溫鎳基合金制成的主體，其特征在于，還有一個被連接到該主體的閥座部分，該閥座部分是由NiCrAlY型鎳基合金制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種排氣閥，其特征在于，其主體的鎳基合金除了在制造過程中所產(chǎn)生的雜質(zhì)外，含有如下的成分(按重量計的百分比)0.04-0.10C，≤1.0Si，≤0.2Cu，≤1.0Fe，≤1.0Mn，18.0-21.0Cr，1.8-2.7Ti，1.0-1.8Al，≤2.0Co，≤0.3Mo，0.0015-0.005B，0.04-0.1Zr，其余為Ni。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種排氣閥，其特征在于，其主體的鎳基合金除了在制造過程中所產(chǎn)生的雜質(zhì)外，含有如下的成分(按重量計的百分比)0.05C，≤0.5Si，≤0.2Cu，≤1.0Fe，≤0.5Mn，29-31Cr，1.5-2Ti，0.7-1.0Al，≤2.0Co，≤0.3Mo，0.0015-0.0022B，0.005-0.07Zr，其余為Ni。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種排氣閥，其特征在于，其閥座部分的鎳基合金除了在制造過程中所產(chǎn)生的雜質(zhì)外，含有如下成分(按重量計的百分比)≤0.10C，≤0.5Si，≤5Fe，≤0.5Mn，20-22Cr，≤0.4Ti，≤0.4Al，≤1.0Co，8.0-9.5Mo，3.15-4.15(Nb+Ta)，其余為Ni。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種排氣閥，其特征在于，其閥座部分的鎳基合金除了在制造過程中所產(chǎn)生的雜質(zhì)外，含有如下的成分(按重量計的百分比)0.04-0.05C，47-49Cr，0.3-0.4Ti，其余為Ni。
7.根據(jù)權(quán)利要求2和3的一種排氣閥，其特征在于，其閥座部分的鎳基合金除了在制造過程中所產(chǎn)生的雜質(zhì)外，含有如下成分(按重量計的百分比)24-25Cr，10-11Al，0.9-1.1Y，其余為Ni。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的一種排氣閥，其特征在于，形成該閥座部分的合金是用等離子噴鍍法鍍到主體上的。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的一種排氣閥，其特征在于，形成該閥座部分的合金是用堆焊法鍍到主體上的。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的一種排氣閥，其特征在于，形成該閥座部分的合金在其鍍覆以后進行冷成形。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9的一種排氣閥，其特征在于，形成該閥座部分的合金在其鍍覆以后進行熱成形。
12.制造根據(jù)權(quán)利要求1的閥的一種方法，其特征在于，在Nimonic型鎳基合金制成的主體上的閥座部分區(qū)域處，用堆焊法把Inconel625型鎳基合金的焊層鍍上去，接著通過變形將鍍層減薄，從而使該鍍層加工硬化，然后將用這種方法形成的閥體進行退火處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的一種方法，其特征在于，在熱狀態(tài)進行變形。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的一種方法，其特征在于，用軋制法使該鍍層產(chǎn)生變形。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的一種方法，其特征在于，其變形度在鍍層體積的30和60%之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的一種方法，其特征在于，該退火處理在500至700℃溫度之間進行。
全文摘要
本發(fā)明排氣閥1的主體2是用Nimonic型高溫鎳基合金制成的。用冶金的方法在其閥座區(qū)域?qū)⒃撝黧w與鍍層3連接，該鍍層或者用Inconel型鎳基合金制成，或者用NiCrAlY型鎳基合金制成。
文檔編號C22C19/05GK1068394SQ9210532
公開日1993年1月27日 申請日期1992年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月4日
發(fā)明者H·阿爾托費 申請人:新蘇舍柴油機有限公司