Порошковый материал для изготовления седел клапанов двигателя внутреннего сгорания
Изобретение относится к порошковой металлургии. Порошковый материал для изготовления седел клапанов двигателя внутреннего сгорания на основе железа содержит никель, молибден, кобальт, углерод и дополнительно медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: никель 1,0 - 2,0; молибден 1,0 - 2,0; кобальт 5,0 - 7,0; углерод 0,3 - 0,8; медь 6,0 - 10,0; железо остальное. Технический результат заключается в снижении токсичности материала, повышении коэффициента теплопроводности и износостойкости сопряжения седло-клапан.
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к порошковому материалу для изготовления седел клапанов двигателя внутреннего сгорания.
Седла клапанов, как и сами клапана, работают в очень тяжелых условиях. Температура выхлопных газов в бензиновых двигателях может достигать 950-980oС. При этом седла клапанов подвергаются воздействию циклических тепловых и ударных нагрузок, а также химическому и физическому воздействию отходящих газов топливной смеси. Основные эксплуатационные и технологические требования, предъявляемые к материалам для седел клапанов: - твердость, соизмеримая с твердостью клапана (35-40 HRC); - износостойкость в условиях сухого трения при температуре 600oС для выпускного седла клапана; - термостабилизация материала по структуре и механическим свойствам в диапазоне рабочих температур; - коррозионная стойкость, жаростойкость под действием выхлопных газов; - достаточная теплопроводность, обеспечивающая быстрый отвод тепла от рабочей фаски седла; - технологичность изготовления и хорошая механическая обработка. Известен состав порошкового материала для изготовления седел клапанов следующего состава,% (1): Никель - 1,0 - 2,0 Молибден - 1,0 - 2,0 Кобальт - 6,0 - 7,0Углерод - 0,5 - 1,0
Свинец - 0,7 - 1,5
Железо - Остальное
Недостатком данного порошкового материала является наличие экологически вредного элемента - свинца. Практически все производители седел клапанов уходят от применения свинца в качестве добавок, например фирма "BLEISTAHL" также предложила свой состав бессвинцовистого материала MS 20Cu (2), вместо материала СОМО 7SH, содержащего свинец. Новый материал представляет собой никель-молибденовую сталь, пропитанную медью, связывающую с интерметаллическими фазами высокотемпературные смазки. Химический состав материала, мас.%:
Углерод - 0,40 - 0,80
Молибден - 2,50 - 3,50
Никель - 2,50 - 3,50
Вольфрам - 0,40 - 0,60
Хром - 0,50 - 1,50
Сера - 0,30 - 0,50
Медь - 14,00 - 20,00
Железо - Остальное
Недостатками данного материала являются следующие:
1. При работе седел клапанов в паре седло-клапан идет повышенный износ клапана из-за высокой твердости седла (350-450 НВ);
2. Материал MS 20 Сu более дорогой, в его составе содержится до 8% дорогих легирующих добавок и в два раза больше содержание меди. По сравнению с традиционной технологией порошковой металлургии, когда медь вводится в виде порошка в смесевой состав, технология пропитки медью требует дополнительных капиталовложений. Задачей изобретения является:
1. Cнижение токсичности порошкового материала для изготовления седел клапанов;
2. Повышение коэффициента теплопроводности (как следствие тепловой разгрузки узла);
3. Повышение износостойкости сопряжения седло-клапан. Задача решается следующим образом. Из состава материала исключается свинец, при этом вводится медь при следующих соотношениях компонентов, мас. %:
Никель - 1,0 - 2,0
Молибден - 1,0 - 2,0
Кобальт - 5,0 - 7,0
Углерод - 0,3 - 0,8
Медь - 6,0 - 10,0
Железо - Остальное
Предлагаемый бессвинцовистый материал на основе легированного порошка (кобальтом, никелем и молибденом) с добавками меди и графита более дешев из-за простоты химического состава и технологии изготовления. В данном материале нет трудновосстановимых окислов, таких как окислы хрома, которые ведут к сильной окисленности материала. Предлагаемый материал за счет введения 5-7% кобальта имеет повышенное значение теплостойкости. Применение меди приводит к снижению температуры в зоне контакта седло-клапан за счет увеличения теплопроводности материала, так как медь образует разделительный слой на поверхности трения, что облегчает приработку пары седло-клапан и дает наибольший положительный эффект по увеличению износостойкости седел клапанов и, кроме того, способствует снижению шума в клапанном механизме, повышает прочность, твердость материала при работе пары седло-клапан. Конкретное применение использовалось для подготовки серийного изготовления заготовок детали седло вставное впускного клапана автомобиля ВАЗ 2112 - деталь 2112-1007080-72. Изменения мощностных и экономических показателей в сторону ухудшения отсутствуют. Библиография
1. Патент ФРГ 2114160, 16.03.72. 2. Проспект ф. "Блейшталь", ФРГ.
Формула изобретения
Никель - 1,0-2,0
Молибден - 1,0-2,0
Кобальт - 5,0-7,0
Углерод - 0,3-0,8
Медь - 6,0-10,0
Железо - Остальное
NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение
Извещение опубликовано: 27.12.2006 БИ: 36/2006