ГОСТ Р 54909-2012
(ИСО 683-15:1992)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МЕТАЛЛОПРОДУКЦИЯ ИЗ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ И СПЛАВОВ ДЛЯ КЛАПАНОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Metal products from alloyed steel and alloys for valves of internal combustion engines. Specifications
Дата введения 2012-10-01
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина (ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина») на основе русской версии стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 375 «Металлопродукция из черных металлов и сплавов»
Как делают клапаны для автомобильных двигателей
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 683-15:1992* «Термоупрочняемые стали, легированные стали и автоматные стали. Часть 15. Клапанные стали для двигателей внутреннего сгорания» (ISO 683-15:1992 «Heat-treatable steels, alloy steels and free-cutting steels — Part 15: Valve steels for internal combustion engines») путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту, а также путем изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными в ГОСТ Р 1.5-2004 (подразделы 4.2 и 4.3).
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.
Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДЕ.
При этом дополнительные фразы, слова, ссылочные данные, показатели, их значения, включенные в текст стандарта для учета потребностей национальной экономики Российской Федерации и/или особенностей российской национальной стандартизации, выделены курсивом. Раздел 10 и приложение А полностью идентичны, а приложения ДА, ДБ, ДВ, ДГ, ДД, ДЕ дополняют его с учетом потребностей национальной экономики Российской Федерации и/или особенностей российской национальной стандартизации.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5)
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Нож из клапана Марка стали и состав тепловозного клапана Valve knife
В настоящий стандарт включены дополнительные по отношению к международному стандарту ИСО 683-15 требования, отражающие потребности национальной экономики Российской Федерации:
— приведен химический состав отечественной клапанной стали;
— приведены механические свойства металлопродукции из отечественной клапанной стали.
В разделе 4 «Обозначения» приведены тождественные обозначения величин механических свойств по ИСО 683-15 и национальным стандартам Российской Федерации;
— приведена схема условных обозначений металлопродукции;
— приведены данные о клапанной стали по ЕН 10090.
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт распространяется на металлопродукцию из легированной деформируемой стали и сплавов, предназначенную для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания [далее — клапанные стали (сплавы)]:
1.2 Настоящий стандарт не распространяется на износостойкие и коррозионно-стойкие стали, которые применяют для защиты поверхностей седла клапана.
1.3 В дополнение к требованиям настоящего стандарта применяют общие технические условия поставки по стандарту [1].
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 53845-2010 (ИСО 377:1997) Прокат стальной. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний
ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент
ГОСТ 5582-75 Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия
ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки
ГОСТ 5949-75 Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия
ГОСТ 7350-77 Сталь толстолистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия
ГОСТ 7565-81 (ИСО 377-2-89) Чугун, сталь и сплавы. Методы отбора проб для определения химического состава
ГОСТ 7566-94 Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
ГОСТ 10243-75 Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры
ГОСТ 12344-2003 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения углерода
ГОСТ 12345-2001 (ИСО 671-82, ИСО 4935-89) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения серы
ГОСТ 12346-78 (ИСО 439-82, ИСО 4829-1-86) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения кремния
ГОСТ 12347-77 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения фосфора
ГОСТ 12348-78 (ИСО 629-82) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения марганца
ГОСТ 12350-78 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения хрома
ГОСТ 12352-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения никеля
ГОСТ 12354-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения молибдена
ГОСТ 12355-78 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения меди
ГОСТ 12356-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения титана
ГОСТ 12357-84 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения алюминия
ГОСТ 12361-2002 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения ниобия
ГОСТ 12363-79 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения селена
ГОСТ 12364-84 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения церия
ГОСТ 14955-77 Сталь качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия
ГОСТ 17745-90 Стали и сплавы. Методы определения газов
ГОСТ 18143-72 Проволока из высоколегированной коррозионно-стойкой и жаростойкой стали. Технические условия
ГОСТ 18895-97 Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа
ГОСТ 25054-81 Поковки из коррозионно-стойких сталей и сплавов. Общие технические условия
ГОСТ 28033-89 Сталь. Метод рентгенофлюоресцентного анализа
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 клапанные стали (сплавы): Легированные стали и сплавы, обладающие в различной степени стойкостью к нагреву, циклическому изменению температуры, коррозии, окислению, усталостным нагрузкам, ударным нагрузкам, трению и абразивному износу.
Клапанные стали применяют для изготовления впускных и выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением.
3.2 плавочный анализ: Анализ химического состава жидкой стали.
4 Обозначения*
* Наименование раздела 4 в бумажном оригинале выделено курсивом. — Примечание изготовителя базы данных.
4.1 Обозначения химических элементов:
С — углерод, Si — кремний, Mn — марганец, Р — фосфор, S — сера, N — азот, Cr — хром, Ni — никель, Ti — титан, AI — алюминий, Nb — ниобий, Се — церий, Cu — медь, Zr — цирконий, Та — тантал, Мо — молибден, W — вольфрам, V — ванадий.
4.2 Обозначения характеристик механических свойств:
Источник: docs.cntd.ru
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Хромоникелевая аустенитная клапанная сталь обладает более высокой прочностью при температурах 600 — 900 С, более высокой пластичностью и не закаливается на воздухе. Недостатком ее является низкая твердость ( 160 — 200 Нв), которая не может быть повышена термообработкой, а также свойственная аустенитной стали недостаточно хорошая обрабатываемость резанием. [3]
Применяемые марки клапанной стали по химическому составу могут быть объединены в следующие группы. [5]
Однако сварке поддаются только некоторые клапанные стали . Наиболее жаропрочные стали мартенситно-аустенитного класса не свариваются. К тому же сварные клапаны менее прочны, чем клапаны, полученные методом экструзии. [7]
Хромокремнистые ( сильхромы) и клапанные стали типа 4Х9С2, 4Х10С2М, ЗХ13Н7С2, 4Х14Н14В2М и 4Х14Н14СВ2М применяются как жаростойкий материал в клапанах авиа — и автодвигателей, в рекуператорах, теплообменниках, колосниковых решетках. Эти стали имеют высокую прочность и твердость при рабочих температурах, хорошо сопротивляются действию тепло-смен и усталости. Обладают высоким сопротивлением газовой коррозии в атмосфере воздуха и в конденсате продуктов сгорания бензина. [8]
В табл. 12 представлены отдельные марки клапанной стали . [9]
Сталь марок Х14Н14В и Х14Н14ВС считается лучшей клапанной сталью и находит широкое применение как материал для выпускных клапанов наиболее мощных авиационных моторов. [10]
Коэффициент термического расширения последнего сплава близок к соответствующему показателю клапанной стали 55Х20Г9АН4, а горячая твердость имеет высокое значение. [11]
Как видно, сталь обладает более высокими механическими свойствами, длительной прочностью и окалиностойкостью, чем клапанные стали других марок . [12]
Сталь первых пяти групп относится к карбидному классу и закаливается на воздухе, что связано с высокой твердостью ( до 500 Нв) и хрупкостью, являющейся существенным недостатком клапанной стали . [13]
Сталь для клапанов двигателей внутреннего сгорания должна удовлетворять следующим требованиям: а) хорошо сопротивляться действию повторных динамических нагрузок при высоких температурах ( до 900 С в мощных авиамоторах); б) иметь достаточно высокую поверхностную твердость; в) противостоять разъедающему действию продуктов сгорания; г) обладать достаточной теплопроводностью и ограниченным коэфициентом термического расширения. Кроме того, клапанная сталь во избежание хрупкости не должна закаливаться на воздухе при охлаждении клапана с его рабочих температур. Всем перечисленным требованиям в полной мере ни одна из известных марок стали ( при крайнем разнообразии их) не удовлетворяет. [14]
Углерод необходим потому, что он повышает устойчивость аустенита. Кремний применяется в клапанных сталях по двум причинам: во-первых, он, особенно в присутствии хрома, вызывает большую сопротивляемость окислению; во-вторых, при содержании его до 5 % повышается критическая точка Ас примерно на 50 на каждый процент содержания кремния. Хром также повышает точку Ас, примерно на 10 на каждый процент содержания его в материале. [15]
Источник: www.ngpedia.ru
Клапан — марка стали?
Прошу помощи: расковали тепловозный клапан, а он ржавеет. Кто знает марку стали? Подскажите. Просьба в поиск не посылать (трафик+ политика. ). Сноп искр на наждаке плотный, тёмно-красный. Буду благодарен за совет — стоит ли возится?
Zajcheg 30.07.2008 — 13:22
Конечно стоит, сталь отличная, отполируете в зеркало ржаветь не будет. Называется — хромокремнистомолибденовая жаропрочная сталь 40Х10С2М или ЭИ107.
Serjant 30.07.2008 — 13:29
ну их как минимум 10 марок.
к примеру сталь ЭП 303 55Х20Г9АН4
Сталь 45Х14Н14В2М ГОСТ 5632-72
Сталь 40Х9С2 ГОСТ 5632-72
Сталь 45Х22Н4М3 ГОСТ 5632-72
и так далее..
ну надеюсь в гугле не забанили?(с)
GAU-8A 30.07.2008 — 13:38
На нож идет только та, которая на ВПУСКНЫХ! Которая на выпускных НЕ годится!
kalmuik 30.07.2008 — 14:15
Тоарищ Zaicheg, спаибо за инормацию! Господин Serjant, примите мою благодарность! Прошу объяснить, что такое гул (гуль, гуля. ), и почему его (её. ) нельзя банить? С увжением Kalmuik. P.S.
Полоса получилась неплохая: 500х35х8-3. Работы конечно много, но если сталь того стоит, то будет в радость. GAU-8A — Говорили, что клапан ВПУСКНОЙ, но на этот счёт слышал разные мнения. Сам нержавейку, в т.ч. клапана проверяю магнитом. Спасибо всем!
Serjant 30.07.2008 — 15:52
Запомните на всю жизнь. Клапан должен быть ВЫПУСКНОЙ, по той простой причине что он работает при гораздо более жестких условиях. Отработавшие газы имеют большую температуру, чем и обусловлено более качественный материал клапана по сравнению в впускным, где по хорошему топливо и газ(воздух) подаются холодными.
Zajcheg 30.07.2008 — 16:02
Интересная информация, а у Марьянко написано наоборот. Где правда?
GAU-8A 30.07.2008 — 16:10
Отработавшие газы имеют большую температуру, чем и обусловлено более качественный материал клапана по сравнению в впускным
Вы можете конечно и не запоминать на всю жизнь, а тут же забыть, но ВЫПУСКННЫЕ клапаны производятся из хромникельвольфрамовой стали и закалку она не воспринимает. Читайте Марьянко.
anatoly 30.07.2008 — 16:12
to Serjant:
1. Мне кажется, что нужно провести дискуссию по этому вопросу и поместить это в часто задаваемые вопросы.
2. Утверждение, что только выпускной, на мой взгляд дилетанта неверно, хотя до этого считал с точностью до наоборот. Говорят, что выпускной клапан не калится именно потому, что он жаропрочный, углерода там мало, а легирующих добавок ого-го.
to kalmuik:
Если полоса длинная, то возможно ковали со штока клапана, а не из головки. Потому, что из головки ковать труднее. А на шток идет совсем другая сталь, если клапан большой. Т.е . на головке одна сталь, а на штоке другая. Поэтому выясняйте из какой части ковали.
Если из штока, то тип клапана не важен.
С Уважением
HungryForester 30.07.2008 — 16:23
Serjant
более качественный материал клапана по сравнению в впускным, где по хорошему топливо и газ(воздух) подаются холодными.
Ну, впускной тоже более 500К нагревается.
А что значит «более качественный» ?
DmitriyLup 30.07.2008 — 20:43
Интересно.
У меня на работе у парня полоска раскованая лежит, сейчас тоже себе нож делает. А это правда, что она типо «замозакаливающаяся» и что ее калить не надо? Если так, как ее обрабатывать, какую твердость полоска имеет?
В чем вообще приимущество этой сталюки? (живу около вокзала, могу достать!)
Алекс08 30.07.2008 — 20:55
Сам нержавейку, в т.ч. клапана проверяю магнитом. Спасибо всем!
Так нежавейка бывает и магнитная.
В основном такая и калится. По крайней мере мне такая и поподалась.
Дмитрий .М 30.07.2008 — 22:24
GAU-8A
Вы можете конечно и не запоминать на всю жизнь, а тут же забыть, но ВЫПУСКННЫЕ клапаны производятся из хромникельвольфрамовой стали и закалку она не воспринимает. Читайте Марьянко.
Ой млин, интересно почему тогда десятки лично откованых выпускнуых клапанов от самой разной техники закалилсь. Многие до сих пор в пользовании, уже лет так 20.
Мне пох и Марьянко и кто угодно со своими мнениями, у меня есть личный опты и факты. Закаливать нужно уметь.
Дмитрий .М 30.07.2008 — 22:26
Сержант и anatoly +1000
chief 30.07.2008 — 22:35
Впускной. 500К . Ведь выстрелит в карбюратор!
GAU-8A 30.07.2008 — 22:44
Мне пох и Марьянко
Не хорошо говорите, об уважаемых в России людях, злобно, плохой вы человек.
HungryForester 30.07.2008 — 23:38
chief
Впускной. 500К . Ведь выстрелит в карбюратор!
Основными элементами клапана являются головка (тарелка) и стержень (шток). С целью уменьшения гидравлических потерь на впуске и выпуске переход от головки клапана к стержню делается, возможно, более плавным.
Клапана, особенно выпускные, работают высокой тепловой напряженности, температура тарелки впускного клапана достигает при полной нагрузке двигателя 350-500ºС, а выпускного 700-900ºС. Столь высокая тепловая напряженность выпускных клапанов обусловливается главным образом их очень сильным нагревом во время процесса выпуска.
Это отсюда — http://www.motorzona.ru/help/parts-help00025/ — за что купил, за то и продаю, а сам я как-то все больше по ЖРД, чем по ДВС.
Alhim 31.07.2008 — 12:27
Serjant
Запомните на всю жизнь. Клапан должен быть ВЫПУСКНОЙ, по той простой причине что он работает при гораздо более жестких условиях. Отработавшие газы имеют большую температуру, чем и обусловлено более качественный материал клапана по сравнению в впускным, где по хорошему топливо и газ(воздух) подаются холодными.
НЕТ смотреть нужно по конкретной марке стали. Как правило на ВПУСКНЫЕ клапана ставится что нить 4Х10С2М или близкое , а вот на выпускные ставятся стали с большей жаростойкостью (но у нас то ножи работают не при 800 С ). Но повторюсь надо смотреть по конкретной марке стали (или марке машины) — КАМАЗовские , к примеру впускныне-прочнее и ИМХО тверже (померить нечем) , а на другой какой машине может быть наоборот.
anatoly 31.07.2008 — 04:56
to HungryForester:
Видите-ли, Чифа улыбнуло, что Вы температуру в Кельвинах поставили (500 К), по Цельсию это будет приблизительно в половину меньше в районе 227 С.
С Уважением
anatoly 31.07.2008 — 05:28
Покопался тут по справочникам. Так по старым — сталь и на впускные и выпускные клапана может идти одна и та же. Но вот при закалке с 1050-1100 С в масло и отпуске при 300 С дает твердость 600 по Бринелю. Посмотрел соответствие — это где-то в районе 55-56 по Роквеллу. При 10 % хрома и 0.4 % углерода — это почти 420, так что если нож сделан из этой самой стали 40Х10С2М, дак и вовсе ничего должен быть.
С Уважением
ЗЫ Может врут справочники ?
kalmuik 31.07.2008 — 09:46
Господа! Позвольте уточнить ВОПРОС! Как в домашних условиях определить марку стали клапана, хотя бы ориентировочно? Думаю и другим это будет интересно. С увжением
Kalmuik/
Serjant 31.07.2008 — 09:54
Надо знать с какой машины. это для начала.
Это хоть как то может помочь.
А точную марку стали может дать только 2 источника.
Чертёж этого клапана и хим анализ стали.
kalmuik 31.07.2008 — 09:59
girez 31.07.2008 — 11:09
Ковал разные клапаны, некоторые удачно. Делал ножы и долоты для резбы.
Попались и полые клапаны(ЗИЛ?), но до горна недошли.
Хорош клапан поезда тепловоза, хороши из дизеля трактора,
старый кузнес хвалил выхлапной ГАЗика.
Есть здесь(ниже) фото инструмента Антанаса Чяснулиса из клапанов
http://rezbaderevo.ru/topic.php?topic_id=435
Буду ковать, заведу ветку.
Собирайте клапана,
Перекуём орала в мечь!
Альгирдас
bakh 31.07.2008 — 13:00
Там целый склад чудес!
girez
старый кузнес хвалил выхлапной ГАЗика.
Всё-таки «выхлопной».
Balllu 01.08.2008 — 19:36
Indi 02.08.2008 — 12:28
Чертеж клапана — модератор держит паузу.
kalmuik 04.08.2008 — 11:47
Взял 4 БелАЗовских клапана — решил проверить: — 2 с малыми головками (скзали — выпускные) они немагнитятся, строгаются напильником, наждаком режутся влёт; — 2 с большими головками (сказали — впускные) магнитятся, напильник не берёт, наждак воет. Где правда? Если неправ поправьте.
Источник: guns.allzip.org
ПРАВИЛЬНЫЙ ВЫБОР КЛАПАНОВ
При выборе клапанов для форсированного двигателя наибольшее количество вопросов вызывает именно выбор материала. Производители предлагают широкий выбор материалов, удовлетворяющий требованиям практически любого двигателя. Некоторые производители имеют в своем ассортименте один-два типа материала, заявляя при этом о его универсальности и том, что он подходит ко всем моторам.
Однако если взять в расчет условия, в которых приходится работать клапанам, становится понятным необоснованность таких заявлений, один тип материала ни в коем случае не может подойти ко всем без исключения двигателям. Основная разница между впускными и выпускными клапанами состоит в различных рабочих температурах. Выпускные клапаны находятся под постоянным воздействием крайне разрушительных газов, а температуры часто превышают рубеж 760°С. Впускные же клапаны постоянно охлаждаются потоками воздушно-топливной смеси и не разогреваются до таких температур. Специфические сплавы впускного клапана при своей не слишком высокой рабочей температуре могут оказаться прочнее нержавеющей стали выпускного клапана.
Значительная часть впускных клапанов изготовлена из сталистых сплавов, например, как сильхром 1, что обусловлено значительной прочностью таких сплавов в диапазоне рабочих температур, относительно невысокой стоимостью и тем фактом, что упор клапана может быть дополнительно закален для увеличения долговечности. Выпускные клапаны изготавливаются из нержавеющих сталей марок 21-2N или 21-4N, имеющих высокую термостойкость и устойчивость к окислению оксидами свинца.
Кованые клапаны из нержавеющей стали
В США эти высококачественные клапаны изготавливаются из очищенной стали 21-2N. Такие клапаны имеют цельную конструкцию и дополнительно закаленный упор. Хромирование штока и полировка поверхности — возможная дополнительная обработка.
Серия впускных клапанов «Super Duty», изготовленных из термически обработанной нержавеющей стали марки 422, разработана специально для работы в особо сложных условиях. Материал этих клапанов превосходит по качествам материалы так называемых «клапанов для тяжелых условий эксплуатации», широко представленных на рынке и имеет выдающуюся устойчивость к уставанию и растрескиванию. Выпускные клапаны премиум класса также изготовлены из высококачественного сплава 21-2N, однако в процессе производства подвергаются дополнительной термической обработке и некоторым другим операциям, существенно повышающим прочность изделия. Благодаря этому клапаны становятся способными выдерживать высокие температуры и работать на высоких оборотах.
Никелевый сплав инконель довольно редко используется в автомобильных двигателях. Он может быть необходимым в двигателях, работающих на особо высоких температурах, например, в турбированных двигателях. Титан — прочный, легкий, но вместе с тем дорогой материал, используемый преимущественно в автоспорте. Основное преимущество титана — существенное снижение веса клапана, что позволяет двигателю работать на более высоких скоростях и реализовать весь заложенный в него потенциал.
Конструкция головки клапана
Форма головки клапана и ее размеры имеют особое значение для мощности двигателя. А ключевым звеном является диаметр головки и угол седла. Клапаны, имеющие вогнутую со стороны камеры сгорания головку, — несколько легче обычных, но из-за увеличенного объема камеры сгорания имеет место некоторое падение компрессии.
Диаметр головки клапана прямо пропорционально связан с интенсивностью прохождения потоков воздушно-топливной смеси и, следовательно, мощностью двигателя. То есть клапан должен иметь достаточный для свободного прохождения потоков смеси диаметр головки. Повысить мощность двигателя можно установив в головку блока клапаны с увеличенным диаметром головок.
Такие клапаны, однако, имеют и недостаток — заметное снижение пиковой мощности и крутящего момента. Выбор диаметра клапана в итоге оказывается компромиссом между низкими оборотами и пиковой мощностью, определяющим же фактором при этом является предназначение двигателя. В обычных, нетурбированных двигателях, диаметр головки впускного клапана больше диаметра выпускного на 25%.
Угол седла клапана
Угол седла клапана обычно определяется производителем двигателя, хотя измерить его можно в любой мастерской. Даже если в распоряжении мастерской имеется гидростенд, лучше не испытывать судьбу и следовать рекомендациям производителя относительно угла седла, поскольку его значение имеет огромное значение.
При обработке седла клапана необходимо уделять особое внимание точности. Для того, чтобы контактная поверхность седла соприкасалась с нужной точкой фаски клапана и имела требуемую ширину (1,15 — 1,5 мм), седло должно быть обработано под несколькими углами. Профессионально обработанные седла могут существенно повысить мощность двигателя. При измерении углов нужно быть внимательным, в некоторых двигателях, как, например, у двигателя Honda S2000, имеют место сужающиеся углы.
Обработка нижней части головки клапана — полировка
Форма нижней части головки клапана и качество ее обработки также влияет на прохождение потоков смеси через клапан. Нижняя поверхность головок высококачественных клапанов проходит специальную механическую обработку, повышающую прочность клапана и облегчающую прохождение потоков смеси. Полировка имеет несколько положительных сторон. Во-первых, благодаря удалению с поверхности всех неровностей первичной обработки облегчается прохождение потоков смеси, а во-вторых, в процессе полировки удаляются все возможные концентраторы напряжения.
Конструкция штока клапана — диаметр и выточка на штоке
Именно шток является опорой поверхностью, контактирующей с направляющей клапана. Упор же клапана должен обладать достаточным запасом прочности, способным выдерживать постоянные нагрузки, передаваемые на клапан качающимся рычагом. Диаметр штока зависит от того, какой вес и запас прочности ожидается от клапана. Некоторые клапаны премиум-класса имеют вырезку на штоке.
Вырезка уменьшает диаметр в области ниже направляющей и ощутимо увеличивает проходимость смеси при низком подъеме головки клапана. При этом слегка снижается вес клапана. Существенно снизить вес клапана можно уменьшив диаметр его штока.
Покрытие клапана и его зазор
Хромирование штока клапана увеличивает его долговечность в условиях недостаточного смазывания. Это особенно актуально для сильно разогревающихся выпускных клапанов. В настоящее время покрытие имеют все более или менее качественные клапаны, что позволяет удовлетворить требованиям самых строгих масло сберегающих технологий.
Зазор между штоком клапана и направляющей зависит от многих факторов: диаметра штока, предназначения двигателя, свойств материала направляющей и типа сальника клапана. Клапаны, имеющие недостаточный зазор могут привести к значительно большим повреждениям двигателя, чем клапаны с чрезмерным зазором. Наиболее распространенные значения зазора впускных клапанов — 0,04-0,06 мм, выпускных — 0,05-0,075 мм.
Конструкция замка клапанной пружины
Наиболее распространенная конструкция замка клапанной пружины — прямоугольной формы канавка. Компоненты такого замка представлены в широком ассортименте форм и типов материалов. Кроме этого свою эффективность доказали и многоканавочные замки, позволяющие клапану вращаться независимо от пружины и ее тарелки.
Благодаря этому достигается равномерный износ и чистота контактных поверхностей фаски клапана и седла, а это в свою очередь увеличивает долговечность клапана. И хотя среднестатистический автомобиль великолепно работает с многоканавочной конструкцией замка тарелки пружины, для форсированных двигателей рекомендуется одноканавочная конструкция. Полукруглая форма канавки замка, не имеющая острых углов прямоугольной объективно нужна только в клапанах с очень маленьким диаметром штока, работающих на пределе прочности. Поломка клапана в области канавки замка — довольно нетипичное явление.
Конструкция упора клапана
Упор клапана должен обладать достаточным запасом прочности, чтобы противостоять постоянному давлению качающегося рычага. Нержавеющую сталь невозможно закалить до такого уровня, чтобы она выдерживала подобные нагрузки, поэтому упор необходимо либо наваривать, либо делать съемным. Сплавы не на основе нержавеющей стали хорошо поддаются закалке и не нуждаются в наварных упорах или других укрепленных элементах. Шток клапана с многоканавочной конструкцией замка должен быть закален в области канавок либо наварен, если материал головки — нержавеющая сталь.
Вес двигателя может быть фактором, ограничивающим обороты двигателя. Этот фактор обязательно нужно учитывать при его конструировании. При этом учитывая больший размер впускных клапанов им нужно уделять особое внимание. Вырезка на штоке клапана — незначительное снижение веса. Большого результата можно добиться уменьшив диаметр штока клапана.
Титановые клапаны хотя и дорого стоят, но имеют существенно меньший вес, что благотворно сказывается на оборотах двигателя и долговечности пружин клапанного привода.
Зазор между поршнем и клапаном
Ни один клапан не выдержит удара о поршень. Основной причиной выхода из строя головок блока является именно такие удары. Рекомендуемый зазор между ними — 2,5 мм, хотя это значение и может показаться слишком большим. Безусловно. Меньший зазор обеспечит лучшие результаты, но при этом придется жертвовать надежностью двигателя.
Материалы для производства клапанов
Материалы для производства клапанов должны удовлетворять всем требованиям двигателя. Термин «нержавеющая сталь» обычно применяется по отношению ко сплавам стали, содержащим как минимум 10% хрома. Как будет показано ниже, сплав сильхром 1 приближается к этому уровню при том что стоимость его остается на уровне дешевых высокоуглеродистых сплавов.
Sil XB, 422, 21-2N и 21-4N: сплавы нержавеющей стали.
1541: высокоуглеродистая сталь с добавками марганца, повышающими коррозионную устойчивость. 8440: стальной сплав, пригодный для производства работающих под повышенными нагрузками клапанов. Для повышения термостойкости в сплав добавлен хром.
Sil XB: ферритный сплав, содержащий 20% хрома и 1,3% никеля. Используется для производства впускных клапанов. Работающих под высокими нагрузками.
422: сплав нержавеющей стали, используемый для изготовления высококачественных впускных клапанов. Сплав разработан специально для впукных клапанов, диапазон рабочих температур его не подходит для изготовления выпускных клапанов. Клапаны из этого сплава часто имеют обозначение «для жестких условий».
Ti-6: титан — легкий неферритный материал, применяемый для изготовления клапанов, работающих в высокооборотистых спортивных двигателях. Он на 40% легче стали и сохраняет прочность при высоких температурах. Обычно из титана изготавливаются впускные клапаны большого диаметра, хотя можно встретить и выпускные клапаны из этого материала.
21-2N: аустенитный стальной сплав, содержащий 21% хрома и 2% никеля. Наиболее популярный материал для изготовления выпускных клапанов, сохраняет свойства при существенных повышениях температуры. Благодаря дополнительной обработке характеристики клапана из такого материала можно приблизить к оптимальным. В итоге получается недорогой и очень качественный клапан.
PS посоветуйте, как быть, стоковые клапана колбеншмидта 331033 и EA v94148
полировать или нет ?
Источник: www.drive2.ru
Анализ материалов, идущих на изготовление клапанов дизельного двигателя Камаза
Клапан – деталь газораспределительного механизма. Клапан реализует прямую подачу в цилиндры определённой порции топливо-воздушной смеси, а также отвечает за выпуск отработавших газов. Важно соблюдать требования по технологии изготовления, указанные в ГОСТе. В работе проводится экспертиза впускного и выпускного клапанов, а также сопоставление с ГОСТом.
Аннотация статьи
выпускной клапан
впускной клапан
легированная сталь
мартенситная структура
аустенитная структура
Ключевые слова
Эккерт Диана Романовна
Морозова Елена Александровна
Технические науки
Конференция
Траектория научно-технологического развития России с учетом глобальных трендов
Поделиться
Цитировать
Цель работы: провести сопоставление сталей, использованных для изготовления впускного и выпускного клапанов дизельного двигателя.
Экспертиза проводилась на кафедре «Материаловедение, порошковая металлургия, наноматериалы» Самарского государственного технического университета.
Использовались следующие оборудования: стационарный твердометр для измерения твердости по методу Роквелла «ТР5006М», оптический металлографический микроскоп фирмы «Leitz» (рис. 1).
Рис. 1. Оптический металлографический микроскоп фирмы «Leitz»
Объекты исследования: впускной клапан двигателя КАМАЗа, выпускной клапан двигателя КАМАЗа.
Анализ заявленных марок стали
К клапанам механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания предъявляются повышенные требования. Особое внимание уделяют разработке клапанных сталей и сплавов, которые функционируют при .
По данным производителя, выпускной клапан дизельного двигателя изготавливают из стали 5Х20Н4А19М аустенистого класса.
Серьёзной проблемой выпускных клапанов является перегрев, приводящий к выходу из строя двигателя (рис. 2).
Рис. 2. Перегрев клапанов
Для изготовления выпускного клапана следует использовать особую Cr-Ni-Mo-легированную сталь. Никель значительно повышает устойчивость выпускного клапана к механическому разрушению, особенно при повышенных температурах.
Согласно данных производителя, впускной клапан дизельного двигателя КАМАЗ изготавливают из стали 40Х10СМ2 мартенситного класса.
Производитель заявляет, что для впускного клапана используется марка 40Х10СМ2 мартенситного класса. Результаты, проведённые нами после шлифования, полирования, травления подтверждают структуру мартенсита (рис. 3).
Рис. 3. Структура мартенсита на впускном клапане
Производитель заявляет, что для выпускного клапана используется марка 5Х20Н4А19М аустенистого класса. Результаты, проведённые нами после шлифования, полирования, травления подтверждают структуру аустенита (рис. 4).
Рис. 4. Структура аустенита на выпускном клапане
Измерение твердости по методу Роквелла
Установлено, что впускной клапан имеет следующие значения твердости: HRCср=56 (55;56;57;56,5;55) (рис.5), выпускной клапан имеет следующие значения твердости: HRCср=58 (57,5;58;57;58;58) , что полностью соответствует условиям работы заявленных марок стали.
Рис. 5. Измерение твердости на «ТР5006М»
Таким образом, в работе проведена экспертиза впускного и выпускного клапанов дизельного двигателя КАМАЗа. Сделано заключение о соответствии заявленных марок стали по структуре и твердости.
Источник: apni.ru