低速柴油机排气阀密封面的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种低速柴油机排气阀密封面的加工方法，利用含Ｎｂ变形高温Ｎｉ－Ｃｒ沉淀硬化合金堆焊在排气阀的环向凹槽内，经过滚压＋时效沉淀硬化处理，形成一种网状沉淀组织，硬度可达到ＨＶ１０５４０～５８０，提高了密封面的硬度，在使用过程中不易产生裂纹，制造成本得到了有效控制，延长了柴油机的大修期时间，具有广阔的推广价值和市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于低速柴油机排气阀的生产方法，具体的讲，是一种加工低速柴油机排 气阀密封面的方法。
技术介绍
低速柴油机由于性能优良，可靠性好，使用维护方便，能燃用劣质燃油，燃油消耗 低等特点，被作为世界大型船舶的主要动力。排气阀是柴油机心脏的关键运动部件，决定着 柴油机的性能与可靠性又是柴油机的基础部件，对柴油机整机起着十分重要的支撑作用； 更是易消耗部件，更换时需要部分解体柴油机，耗工耗时，若在使用中发生故障，必定会造 成停车事故，这是绝对不允许的出现的。我国在低速柴油机排气阀的设计和制造方面还相当落后，一直依靠进口，采购 周期长，并且价格昂贵。目前，我国对低速柴油机排气阀锥面采用喷(堆)焊工艺，焊一层 NiCrl2B或Stellite 6#合金，以提高低速柴油机排气阀密封面的表面硬度，增加耐磨性， 但是，完全靠堆焊提高密封面硬度是有限的。上世纪末，整体镍基高温合金制造的排气阀， 在两冲程柴油机上使用后，大修期已经轻松超过20000小时，但整体镍基高温合金制造成 本昂贵，在市场上运用有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种制造成本低、同时能极大地改善密封面 的硬度，且不易产生裂纹的加工方法。为解决以上技术问题，本专利技术提供的，所述 排气阀(1)的圆锥面(la)上带有环向锥形凹槽(2)，其步骤为a)将含Nb变形高温Ni-Cr合金堆焊在所述的锥形凹槽(2)内，直至将所述的锥形凹槽(2)填满；b)对堆焊合金面进行车削加工使其与圆锥面(Ia)齐平；c)对堆焊合金面进行滚压加工，形成深度为2 2.5mm的三或四道沟槽(3)，相邻沟槽(3)对应位置处的距离为6士0.5mm ；d)将所述排气阀(1)置于600 720°C的高温炉中进行二次时效硬化处理；e)再次对圆锥面及堆焊合金面进行车削加工直至将所述的沟槽(3)削平形成所述排 气阀(1)的密封锥面，并进行着色渗透探伤检测和硬度检验。本专利技术利用含Nb (铌)变形高温Ni-Cr (镍-铬)沉淀硬化合金，经过滚压+时效 沉淀硬化处理，形成一种网状沉淀组织，硬度可达到HV1(1540 580 (HVltl为IOkg载荷测得 的硬度值)。在保留原低速机排气阀基体材料SNCrW的情况下，将含Nb变形高温M-Cr合 金堆焊在低速机排气阀锥形凹槽内，经过车削，然后在滚压设备下对堆焊合金面进行强有 力地滚压，再经过600-720°C二次时效硬化处理，来提高堆焊层表面硬度，以改善密封面抗 磨损和腐蚀性能。该工艺方法生产的排气阀在堆焊合金层形成了挤压力，即便是存在焊接缺陷，挤压力的存在会有效防止密封面在使用过程中出现压痕和因燃烧过程产生的密封面 裂纹。上述，步骤C)中所述滚压加工所采用的滚 压设备轴向承载负荷> 15t，滚压线速度> 50m/min，该滚压设备的滚轮外缘呈对称的90° 夹角，夹角顶部为R2.5的倒圆。上述，所述滚压设备从最靠近所述排气阀轴 线的沟槽(3 )开始滚压，滚压完上一个沟槽(3 )后才能滚压邻近的下一个沟槽(3 )。上述，首先在所述滚压设备的滚轮倒圆上涂 抹润滑脂，再启动滚压设备，滚压设备的初始压力< 2T，每隔30秒增加2T的压力并涂抹一 次润滑脂。涂抹润滑脂以减少摩擦，减少加工过程中的热量；由于堆焊合金面表面的塑性变 形受时间影响，滚压设备上的压力将随时间变化而逐渐降低，根据滚压沟槽深度的增加逐 渐加压。上述，采用含Nb变形高温Ni-Cr合金材料 GH4169，步骤d)中所述二次时效硬化处理的第一阶段保温温度为720°C，保持时间8小时， 炉温冷却至620°C，第二阶段保温温度为620°C，保持时间8小时，炉温冷却到400°C以下。上述，采用含Nb变形高温Ni-Cr合金材料 Inconel 718，步骤d)中所述二次时效硬化处理的第一阶段保温温度为720°C，保持时间8 小时，炉温冷却至620°C，第二阶段保温温度为620°C，保持时间6小时，炉温冷却到400°C以 下。本专利技术的有益效果提高了密封面的硬度，在使用过程中不易产生裂纹，制造成本 得到了有效控制，延长了柴油机的大修期时间，具有广阔的推广价值和市场前景。附图说明图1是本专利技术中低速机排气阀的结构示意图。图2是图1中A的局部放大剖面图(堆焊前)； 图3是图1中A的局部放大剖面图(滚压后)；图4是本专利技术中滚压工具的形状和滚压示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明如图1所示的低速柴油机排气阀1，沿其轴线左右对称。如图2所示，排气阀1的大端 为圆锥面la，圆锥面Ia上带有环向锥形凹槽2，其结构形式与传统堆焊前的结构相同，排气 阀1的基体材料为SNCrW。实施例1 a)将含Nb变形高温Ni-Cr合金材料GH4169堆焊在锥形凹槽2内，直至将锥形凹槽2 填 两；b)堆焊合金面为不规则的表面，需要对其进行车削加工，使堆焊合金面与排气阀1的 圆锥面Ia齐平，以利于后续的滚压加工；c)对堆焊合金面进行滚压加工，形成深度为2 2.5mm的三道沟槽，相邻沟槽3对应位置处的距离为6士0. 5讓；滚压加工所采用的滚压设备具有转台、滚压工具、液压机，设备轴向承载负荷> 15t，滚 压线速度> 50m/min，滚压工具采用直径为Φ 160mm的旋转滚轮，滚轮外缘呈对称的90°夹 角，夹角顶部为R2. 5的倒圆，转速50 400rpm，转台驱动功率最低要求为7. 5KW，滚压工 具的滚轮外缘形状与沟槽3的形状对应。滚压前，为减少滚压过程中滚轮与堆焊合金面的摩擦，首先在滚压设备的滚轮倒 圆上涂抹润滑脂，如二硫化钼或其他具有润滑效果的物质，再启动滚压设备。假设滚压沟槽 的深度为2. 2mm，滚压设备的初始压力为T，在滚压过程中，每隔30秒增加2T的压力并涂 抹一次润滑脂。滚压到2. 2mm深度时，滚压的最终压力为9T。由于堆焊合金面的塑性变形 受时间影响，滚压工具上的压力将随时间变化而逐渐降低。一旦达到最终压力，在1分钟内 不断的调整最终压力或者使用一个自动调压系统。如图4所示，沟槽3的数量为三个，滚压设备从最靠近排气阀1轴线的沟槽3开始 滚压，滚压完上一个沟槽3后才能滚压邻近的下一个沟槽3。沟槽3的数量也可以是四个。d)将排气阀1置于高温炉中进行二次时效硬化处理。二次时效硬化处理的第一阶 段保温温度为720°C，保持时间8小时，炉温冷却至620°C，第二阶段保温温度为620°C，保持 时间8小时，炉温冷却到400°C以下。e)再次对圆锥面及堆焊合金面进行车削加工直至将沟槽3削平形成排气阀的密 封锥面，即圆锥面及堆焊合金面位于同一平面上且沟槽3已不存在，排气阀的密封锥面比 原排气阀1的圆锥面Ia低2 2. 5mm ；再进行着色渗透探伤检测和硬度检验。硬度检验在堆焊合金层取样，其表面硬度为HV1Q580，明显优于以往采用NiCrl2B 和Stellite 6#合金所形成密封面表面硬度HV1(1480 520。金相组织检验对堆焊合金层进行金相检查，晶粒明显细化，晶粒度可达到10级 以上，优于以往堆焊后的铸态组织。应力状态检验堆焊层存压应力状态。实施例2 采用含Nb变形高温Ni-Cr合金材料Inconel 718，合金材料Inconel 718与GH416本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低速柴油机排气阀密封面的加工方法，所述排气阀（１）的圆锥面（１ａ）上带有环向锥形凹槽（２），其步骤为：ａ）将含Ｎｂ变形高温Ｎｉ－Ｃｒ合金堆焊在所述的锥形凹槽（２）内，直至将所述的锥形凹槽（２）填满；ｂ）对堆焊合金面进行车削加工使其与圆锥面（１ａ）齐平；ｃ）对堆焊合金面进行滚压加工，形成深度为２～２．５ｍｍ的三或四道沟槽（３），相邻沟槽（３）对应位置处的距离为６±０．５ｍｍ；ｄ）将所述排气阀（１）置于　６００～７２０℃的高温炉中进行二次时效硬化处理；ｅ）再次对圆锥面及堆焊合金面进行车削加工直至将所述的沟槽（３）削平形成所述排气阀（１）的密封锥面，并进行着色渗透探伤检测和硬度检验。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张先智，陈以建，严中明，明国建，
申请(专利权)人：重庆跃进机械厂有限公司，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]