柴油机喷油器针阀偶件进行中频感应加热设备热处理后为什么会出现卡死等缺点?如何改进?

日期:2020-06-01 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

柴油机喷油器针阀偶件进行中频感应加热设备热处理后为什么会出现卡死等缺点?如何改进?

针阀偶件是柴油机喷油器上的关键零件,通常采用GCr15钢制造。针阀偶件中频感应加热设备热处理工艺为840-860℃加热,在150 - 190℃硝盐分级加热后,1h内进行冷处理(-60℃以下),然后进行160℃回火,约130℃进行时效处理两次。热处理后组织为回火马氏体及残留奥氏体。生产中发现,针阀偶件卡死、雾化不良是常见缺陷,特别是高速增压机针阀偶件,工作温度达250 -300℃,上述缺陷失效更为严重。大多数卡死失效是由于工件变形造成自锁卡死,而且多为工作100h以内出现的早期失效。

分析认为,针阀出现卡死、雾化不良现象与其工作环境密切相关。在高速增压柴油机气缸内,工作环境已较普通气缸恶劣,其服役时温度已达250 -300℃,超过GCr15钢针阀的回火温度,因而工件在中频感应加热设备加热时出现回火转变并产生微变形;同时,工件中残留奥氏体在这一温度下发生转变,形成回火马氏体,引起微变形;而且针阀于注油孔附近,在较高温度和应力变形下,容易形成较高的应力集中区而在此温度下由于应力松弛,针阀易产生变形。针阀是高精密零件,针阀体与全阀为间隙配合,配合继间隙为0.0025 -0.0035mm,GCr15 钢针阀在高速增压机较高温度下运行时,易于在两个注油孔间区域产生变形,从而超过工件配合隙,使针阀体和针阀出现自锁卡死失效事故。此外,检验发现,擦伤面多位于近压力室侧下部,在针阀体孔擦伤面相对位置出现环形摩擦带;当针阀出现弯曲时,发现针阀上出现块状擦伤缺陷。综上分析可知,GCr15钢针阀采用通常中频感应加热设备热处理工艺后存在性能不足和变形超标缺陷。

根据以上分析,提出防止针阀卡死、咬伤缺陷的工艺改进措施如下:(1)适当减少GCr15钢针阀体注油孔直径,或减少中孔直径,以增加注油孔区域环形壁厚度,有助于减少该部位的变形;但此方法受到工件结构设计和加工方法等限制,如改进不当,则降低柴油机性能和经济效益,需综合考虑。(2)在进行中频感应加热设备热处前,针阀体中孔设置一个紧配合镶套,使环形壁分成二层,镶套起缓冲力作用,并使中孔变形减小。此方法虽理论上可取,但实施中仍有第一项措样的问题,也需综合考虑实施。(3)采用高合金钢(如18Cr2Ni4WA钢、W18Cr4V钢等)制造针阀,可减少工件卡死、雾化不良现象,但其材料昂贵,冷热加工较困难,加工成本高是不足。此外,高合金钢针阀件用在高速增压柴油机上,仍然出现和存在卡死、伤现象,因而高合金钢仍存在不足。(4)改进针阀偶件中频感应加热设备热处理工艺,使工件获得热稳定性比回火马氏体更高的索氏体组织,可以较好地解决GCr15钢针阀偶件卡死、咬死缺陷失效问题。 生产中采用改进措施(4)加工GCr15钢针阀,生产服役寿命达3000h,各项性能指标和技术经济指标达到18Cr2Ni4WA钢和W18C鸿V钢针阀偶件的优质产品水平。