双层/三层阀导承制造技术

本发明专利技术涉及一种用于内燃发动机的阀导承，其通过粉末冶金工艺制备，并且包括中心部分、面对凸轮的端部件和面对导管的端部件。中心部分由第一材料制成，面对导管的端部件由第二材料制成，第二材料具有超过70HRB的硬度，而第一材料的硬度比第二材料的硬度低至少10HRB。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种通过粉末冶金工艺制造的用于燃烧发动机的阀导承，所述导承包括中心部分、面对凸轮的端部件和面对导管的端部件。用于燃烧发动机的阀导承位于气缸头部，并且目的在于以下述方式引导摇动阀：其与阀座环紧密接触，用这种方式能够封闭气体导管。阀导承已经用粉末冶金装置制造了数十年。除了其他因素之外，由于制造工艺中固有的原因导致的孔隙率也是特别有利的，原因在于其使得孔填充有油，油增强了阀导承和阀杆之间的润滑效果。由于摇动运动产生了摩擦，这些部件之间良好的润滑是必须的。基本上，安装在燃烧发动机中的阀导承可以被细分成中心部分、凸轮侧和导管侧端部件。所有这些部分暴露于不同的环境条件，并且必须实现不同的功能。例如，导管侧端部件(特别在出口阀中)暴露于高温下，并且由于这个原因必须耐热、不易腐蚀和耐磨。中心部分基本上包围阀导承的中间区域，一方面，该中心部分目的在于传导来自导管侧端部件的热量，并且将其朝向气缸头部(其被冷却)输送。另一方面，中心部分还必须保证导承和阀杆之间的良好润滑。此外，中心部分的良好工作能力也必须被确保，以使得在发动机构造人员完成加工工艺之后，在气缸头部中保证阀校准所需要的高的尺寸精确度。从气缸头部突出的凸轮侧端部件也应该是耐磨的，虽然由于较低的环境温度，比如磨耗和粘附的磨损机制的影响并没有比导管侧端部件情况下严重。理想情况下，确保油和气体不要在凸轮侧上排出气缸头部。由单一材料制成的阀导承不能够满足三个不同部分的所有功能性要求。虽然高孔隙率的材料有益于例如吸收油，但是由于现有孔的影响，其
同时也易受腐蚀。这种材料适合于用于中间部分，但是不太适于用于导管侧。油可以继续通过孔排出。另一个例子是特别耐磨的材料，其只能被困难地加工，这对于凸轮侧材料而言是正确的。在公开文本GB 780 073 A中描述了问题的解决方案，其提出避免冶金工艺制造的阀导承中的氧化和腐蚀。这通过提供耐腐蚀的金属外壳产生，该金属外壳通过涂覆阀导承或者阀导承的部件而应用。公开文本DE 103 43 680 A1公开了一种目标在于通过用铜熔渗凸轮侧端部而增加阀导承对油和气体的密封性的方案。上述公开本文仅仅提供了阀导承的三个部分必须满足的各种要求的部分解决方案。此外，以上提及的所有的措施皆涉及非固有的阀导承性能。实际上，为了产生期望的效果，需要额外的工作步骤，以用于在阀导承上提供或者布置耐腐蚀外壳或者铜套筒。因此，在后专利技术的目的在于提供一种通过粉末冶金工艺制备的阀导承，所述阀导承由不同材料制成的多个部分组成，以同时满足各个部分的所有不同的和专门的要求。该目的通过以上首先提及的那种通过粉末冶金工艺制备的阀导承实现，其中中心部分由第一材料组成并且导管侧端部件由第二材料组成，其中第二材料具有超过70HRB的硬度，并且第一材料的硬度比第二材料的硬度低至少10HRB。本专利技术的优点在于阀导承的独立部分被改造成符合不同的(材料)需要。凸轮侧端部件可以由第一、第二或第三材料制造。使用第一或第二材料特别有利于制造工艺。因此，尤其按压操作能够被简化和缩短。优选地，凸轮侧端部件也可以由第二材料组成。上文提及的材料例如是具有每种情况下所要求的性能的烧结钢等级。例如，第一材料包含以下成分：—78至88％w/w的Fe，—10至20％w/w的Cu，—0.8至1％w/w的Mn，—0.4至0.6％w/w的S，以及—0.8至2％w/w的C。成分基于烧结材料的分析。其他元素/合金化成分可以存在至多总量的4％w/w。第一材料的具体成分例子如下：—84％w/w的Fe，—12％w/w的Cu，—0.8％w/w的Mn，—0.5％w/w的S，—0.9％w/w的C，—如果需要，其他元素/合金化成分至多100％w/w。其中，第一材料的铜含量不包括熔渗铜。至少10％的铜含量确保了高的导热率。这样，中心部分能够将导管侧和阀处出现的高温传递给凸轮侧。在按压操作之前，铜被以铜或者铜合金粉末的形式添加到混合物。硫和软的硫化锰(MnS)用作固体润滑剂，并且在可用于润滑的机油量不足的情况下，提升导承和杆的摩擦学系统的紧急操作特性。第一材料的成分保证良好的加工性能。例如，第二材料包含以下成分：—82至86％w/w的Fe，—1.0至1.5％w/w的Cr，—12至16％w/w的Cu，—0.6至0.8％w/w的Mn，—0.4至0.6％w/w的S，—0.5至2.0％w/w的C，以及—如果需要，其他元素/合金化成分可以总计至多3.5％w/w。成分基于烧结材料的分析。第二材料的具体成分例子如下：—84％w/w的Fe，—1.2％w/w的Cr，—12％w/w的Cu，—0.7％w/w的Mn，—0.5％w/w的S，—0.6％w/w的C，以及—如果需要，其他元素/合金化成分至多100％w/w。其中，第二材料的铜含量不包括熔渗铜。与第一材料比较的不同点在于铬含量，其由于碳化铬的结构而产生较高的耐磨性。此外，第二材料能够在很长时间段内承受高温。由于导管侧端部件所暴露于较高温度，通常，导管侧端部件倾向于比凸轮侧承受更严重的磨损。因为这个原因，第二材料的特征在于优良的耐磨性。因为用于燃烧发动机的阀导承部件中的磨损机制，粘附和磨耗是经常遇到的。该粘附和磨耗在阀导承和阀杆之间出现，并且被发现在导管侧上比在凸轮侧上更加明显。磨损带来的主要问题在出口阀导承系统中出现。这些问题可以导致阀导承和阀杆之间的间隙宽度/空隙，从而增加了允许进入滑动区域的颗粒，这可能最终导致阀杆堵塞，并且结果是发动机故障。因此，第二材料的铜含量另外还用来提高机械性能，例如硬度和强度。第一和第二材料在硬度上不同，其中中心部分的第一材料的、与导管侧端部件的第二材料相比较低的硬度保证良好的加工性能，而导管侧端部件的较硬的材料极大地增强了耐磨性和耐热性。通过粉末冶金工艺制备的阀导承的中心部分的典型的导热率范围在
21和48W/(mK)之间。与其他阀导承系统(例如，浇筑设计)相比，粉末冶金制造的阀导承的优点在于它们具有能够吸收一定量油的孔。较高的油含量提高了阀导承的润滑效率。由于在阀导承和阀杆之间产生了固定的摩擦，这被认为是有显著的益处。以Fe为基础的粉末冶金制造的阀导承的密度在6.5和7g/cm3的范围内。这导致大约10至20％的孔隙率。因为中心部分需要高的孔隙率，所以第一材料的孔隙率的范围在15和20％之间，并且优选地，在17和20％之间。中心部分的孔隙率与吸油能力有关，并且影响摩擦学特性。在本专利技术的实施方式中，粉末冶金制造的阀导承可以额外地设置有应用到凸轮侧的熔渗铜。优选地，熔渗应该发生在凸轮侧端部件的外侧和/或前侧。这增加了对于油和气体的密封性，并且额外地降低了对环境有害的机油的消耗。熔渗铜达到了最大从外表面向下延伸到凸轮侧端部件的壁中心的区域，然而优选地，进入具有1至3毫米的厚度的表面层区的区域中。创造性的阀导承的制备可以发生在五个步骤中。在第一步骤，将由第二材料组成的用于凸轮侧端部件的粉末填充到与冲压机同轴布置的模具中，并且如果有利的话，借助于按压工具预先压实；在第二步骤，由第一材料组成的用于中心部分的粉末将要被填充到模具中，并且如果合适的话，借助于按压工具预先压实；在第三步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过粉末冶金工艺制备的用于燃烧发动机的阀导承，所述导承包括中心部分、面对凸轮的端部件和面对导管的端部件，其特征在于，中心部分由第一材料组成，导管侧端部件由第二材料组成，其中第二材料具有超过70HRB的硬度，而第一材料的硬度比第二材料的硬度低至少10HRB。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.18 DE 102013021059.31.一种通过粉末冶金工艺制备的用于燃烧发动机的阀导承，所述导承包括中心部分、面对凸轮的端部件和面对导管的端部件，其特征在于，中心部分由第一材料组成，导管侧端部件由第二材料组成，其中第二材料具有超过70HRB的硬度，而第一材料的硬度比第二材料的硬度低至少10HRB。2.根据权利要求1所述的阀导承，其特征在于，凸轮侧端部件由第一材料、第二材料或者第三材料组成。3.根据权利要求1和2所述的阀导承，其特征在于，所述第一材料由78至88％w/w的Fe、10至20％w/w的Cu、0.8至1％w/w的Mn、0.4至0.6％的S、0.8to 1％w/w的C以及至多4％w/w的其他元素组成。4.根据权利要求1和2所述的阀导承，其特征在于，所述第二材料由82至86％w/w的Fe、1.1至1.3％w/w的Cr、12至16％w/w的Cu、0.6至0.8％w/w的Mn、0.4至0.6％w/w的S、0.5至0.7％w/w的C以及0.9至1.1％w/w的Sn组成。5.根据权利要求1至3中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·亨谢，C·布勒金，E·科勒，D·埃姆德，
申请(专利权)人：布莱史塔生产有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE