一种汽车发动机气缸气门组的制作方法
【专利摘要】一种发动机气缸气门组，包括进气门和安装于进气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈，制造所述进气门方法步骤为：按照进气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，进气门主体材料为：C0.15%，Si3.5%，Mn0.85%，P≤0.035%，S≤0.035%，Ti1.3%，Cr 5.3%，W 3.2%，Ni2.9%，Co 1.05%，余量为Fe及不可避免的杂质；通过对发动机气门涂覆涂层，提高材料的防腐、耐高温、耐磨性能。气门弹簧座圈进行涂覆涂层涂层增加其表面耐磨性和硬度的效果。
【专利说明】_种汽车发动机气缸气门组
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉一种汽车发动机气缸气门组，属于汽车发动机配件技术领域。
【背景技术】
[0003]汽车发动机的配气机构是保证发动机在工作过程中，按一定时间使新鲜混合气进入气缸，并将燃烧后的废气排除气缸的工作机构，气门组件则是发动机进、排气的控制部分，气门组件工作是否正常，直接影响发动机的动力性。目前，气门组件包括气门、锁片、气门弹簧座、挺柱、垫片、气门弹簧等零件，气门的往复运动是靠凸轮轴作用挺柱或垫片，挺柱推动气门来实现的，现有气门和气门弹簧座通常采用重量较大耐冲击性能差，容易形成微裂纹影响气门组的使用寿命。
【发明内容】
[0004]—种发动机气缸气门组，包括进气门和安装于进气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈，
制造所述进气门方法步骤为:
按照进气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，进气门主体材料为:C0.15%，Si 3.5%，Mn0.85%，P彡0.035%，S彡 0.035%，Ti 1.3%,Cr 5.3%,W 3.2%，Ni 2.9%，Co1.05%，余量为Fe及不可避免的杂质；
将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为9000C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1053°C保温1s后水淬，454°C回火;然后982°C保温1s后油淬，432°C回火;最后953°C保温1s后油淬，384°C回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980 °C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温;扩散后进行淬火，淬火过程:在840°C进行油淬，油温控制在65 V ；清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在40°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度180 °C，时间150-200分钟。
[0005]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却;堆焊层材料为:Co 38.8%,Ni 0.7%,B 0.15%,Ta 0.25%,Sn 1.5%,Gd 0.15%,C 0.07%，余量为W;
对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钨涂层，涂层厚度约11微米;之后在碳化钨涂层外涂覆氧化铝涂层，涂层厚度约6微米，得到进气门。
[0006]上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6.3% ,Zn:3.4% ,Sn: 1.3% ,Ni:0.82% ,T1:0.61% ,Fe:0.32% ,Cr:0.13% ,V:0.14% ,Si:0.084% ,Al:0.052%，La:0.021%，Ce:0.012%，余量为Cu及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至600°C，升温速率200°C/小时，保温I小时，后降温至400°C，降温速率100°C/小时，后再次降温至3000C，降温速率25°C/小时，保温2小时，后再次降温至200°C，降温速率40°C/小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氮化钛涂层，涂层厚度11微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
[0007]上述
【发明内容】
相对于现有技术的有益效果在于:I)本发明铁基合金材料可以充分满足发动机气门主体材料的强度要求;2)对发动机气门进行碳氮共渗热处理提高进气门的硬度及强度，避免出现腐蚀点；3)通过堆焊处理使得发动机气门锥面达到更高的耐磨性和耐冲击，相应的疲劳性能也得到提高;4)通过对发动机气门涂覆涂层，提高材料的防腐、耐高温、耐磨性能。5)气门弹簧座圈进行涂覆涂层涂层增加其表面耐磨性和硬度的效果。
【具体实施方式】
[0008]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0009]实施例1
一种发动机气缸气门组，包括进气门和安装于进气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈，
制造所述进气门方法步骤为:
按照进气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，进气门主体材料为:C0.15%，Si 3.5%，Mn0.85%，P彡0.035%，S彡 0.035%，Ti 1.3%,Cr 5.3%,W 3.2%，Ni 2.9%，Co1.05%，余量为Fe及不可避免的杂质；
将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为9000C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s；
锻造后进行多级调质热处理工艺:在1053°C保温1s后水淬，454°C回火;然后982°C保温1s后油淬，432°C回火;最后953°C保温1s后油淬，384°C回火；
热处理后进行对工件切削加工，
切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980 °C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温;扩散后进行淬火，淬火过程:在840°C进行油淬，油温控制在65 V ；清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在40°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度180 °C，时间150-200分钟。
[0010]对工件锥面磨削加工，
锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却;堆焊层材料为:Co 38.8%,Ni 0.7%,B 0.15%,Ta 0.25%,Sn 1.5%,Gd 0.15%,C 0.07%，余量为W;
对工件表面打磨
工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钨涂层，涂层厚度约11微米;之后在碳化钨涂层外涂覆氧化铝涂层，涂层厚度约6微米，得到进气门。
[0011]上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6.3% ,Zn:3.4% ,Sn: 1.3% ,Ni:0.82% ,T1:0.61% ,Fe:0.32% ,Cr:0.13% ,V:0.14% ,Si:0.084% ,Al:0.052%，La:0.021%，Ce:0.012%，余量为Cu及不可避免的杂质；
上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至600°C，升温速率200°C/小时，保温I小时，后降温至400°C，降温速率100°C/小时，后再次降温至3000C，降温速率25°C/小时，保温2小时，后再次降温至200°C，降温速率40°C/小时，保温4小时，后空冷至室温，
之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氮化钛涂层，涂层厚度11微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。
【主权项】
1.一种发动机气缸气门组，包括进气门和安装于进气门上的上气门弹簧座圈和下气门弹貪座圈， 制造所述进气门方法步骤为: 按照进气门主体材料元素组分进行熔炼，后进行铸造，得到坯料，进气门主体材料为:C0.15%，Si 3.5%，Mn0.85%，P彡0.035%，S彡 0.035%，Ti 1.3%,Cr 5.3%,W 3.2%，Ni 2.9%，Co1.05%，余量为Fe及不可避免的杂质； 将坯料采用电热镦锻造，终锻温度为900 °C，锻造变形量控制在65%-85%，镦粗速度为1Omm/s； 锻造后进行多级调质热处理工艺:在1053°C保温1s后水淬，454°C回火;然后982°C保温1s后油淬，432°C回火;最后953°C保温1s后油淬，384°C回火； 热处理后进行对工件切削加工， 切削加工后对工件表面进行碳氮共渗热处理，强渗过程:温度950-980°C范围，碳势和氮势采取四级步骤，碳势0.4-0.6%，氮势1.2-1.4%，保温3h，然后升高碳势至0.7-0.9%，降低氮势至1.0-1.1%，保温2h，再升高碳势至1.0-1.1%，降低氮势至0.7-0.9%，保温2h，最后升高碳势至1.2-1.6%，降低氮势至0.4-0.5%，保温2.5h;强渗后进行扩散，扩散过程:控制炉温度降至900-920°C，保温3h，降温至820-850°C，保温4h，扩散过程碳势控制在1.2?1.3%之间，氮势控制在1.0?1.1%之间；空冷至室温;扩散后进行淬火，淬火过程:在840°C进行油淬，油温控制在65 V ；清洗过程:去除零部件表面油渍，清洗液温度控制在40°C ;回火:进行低温回火，控制炉温度180 °C，时间150-200分钟， 对工件锥面磨削加工， 锥面磨削加工后对工件进行锥面堆焊，锥面堆焊工艺为:150-200°C预热，非转移弧电压20V，非转移弧电流50A;喷嘴与工件表面的距离10-12mm，焊接完成后缓慢冷却;堆焊层材料为:Co 38.8%,Ni 0.7%,B 0.15%,Ta 0.25%,Sn 1.5%,Gd 0.15%,C 0.07%，余量为W; 对工件表面打磨 工件表面打磨后对工件表面涂覆碳化钨涂层，涂层厚度约11微米;之后在碳化钨涂层外涂覆氧化铝涂层，涂层厚度约6微米，得到进气门， 上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈化学组成为(重量百分比):Mg:6.3% , Zn: 3.4 %，Sn:1.3% ,Ni:0.82% ,Ti:0.61% ,Fe:0.32% ,Cr:0.13% ,V: 0.14% ,Si:0.084% ,Al:0.052%，La:0.021%，Ce:0.012%，余量为Cu及不可避免的杂质； 上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的制备方法:包括以下步骤:按照上述元素比例准备原料，原料熔炼、分别对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈进行浇注，脱模后，得到的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈的铸坯进行热处理:首先将铸坯进行加热，升温至600°C，升温速率200°C/小时，保温I小时，后降温至400°C，降温速率100°C/小时，后再次降温至3000C，降温速率25°C/小时，保温2小时，后再次降温至200°C，降温速率40°C/小时，保温4小时，后空冷至室温， 之后对上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈铸坯表面涂覆氮化钛涂层，涂层厚度11微米，得到最终的上气门弹簧座圈和下气门弹簧座圈。2.如权利要求1所述的一种发动机气缸气门组，喷嘴与工件表面的距离10-12mm，优选1mm0
【文档编号】C22C38/04GK105925885SQ201610376837
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2015年5月24日
【发明人】王华美
【申请人】王华美