Badania struktury i naprężeń własnych w grzybkach zaworów silników spalinowych

• Autorzy: Samolczyk J. , Pachutko B. , Gralak E. , Woźniak H.

Warianty tytułu

EN

Studies of structure and internal stresses in internal combustion engine poppet valve heads

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych na talerzykach zaworów w stanie przed nałożeniem i po nałożeniu powłoki chromowej na trzonek zaworu silnika spalinowego. Badane zawory silnikowe wykonano w całości ze stali zaworowej X45CrSi9-3 (1.4718) w procesie elektrospęczania i procesie kucia na gorąco. Fazowany pręt jest nagrzewany indukcyjnie i spęczany, a po tym zabiegu umieszczany jest w matrycy i odkuty. Tak przygotowany zawór trafia do pieca, gdzie jest wygrzewany w temperaturze 800oC w celu usunięcia naprężeń, jakie powstały podczas procesu kucia. Ostatnią z operacji jest proces indukcyjnego hartowania przylgni talerzyka, który ma na celu zwiększenie twardości tego elementu [1–3]. Kształtowanie zaworów z wykorzystaniem procesu elektrospęczania i kucia na gorąco mimo, że od dawna jest powszechnie stosowane, to często nastręcza producentom silników wiele trudności technologicznych. Przeprowadzono pomiary naprężeń własnych metodą rentgenowską, badania mikro-struktury za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego oraz pomiary twardości. Uzyskano informacje, czy proces technologiczny wpływa na powstawanie dużych dodatnich naprężeń własnych; odkształcanie na gorąco i prędkość odkształcenia wywołują niejednorodność mikrostruktury i są źródłem naprężeń własnych w przekroju poprzecznym talerzyka zaworu. Stwierdzono, że nie ma istotnych różnic w stanie naprężeń własnych, powstałych na skutek zmian strukturalnych w talerzyku zaworu, w stanie przed nałożeniem i po nałożeniu powłoki chromowej na trzonek zaworu.

EN

The present paper presents the results of studies conducted on valve disks before and after deposition of a chromium coat onto the stem of an ICE poppet valve. Studied poppet valves were made entirely of X45CrSi9-3 valve steel (1.4718) in the process of electro-upsetting and in the process of hot forging. A chamfered rod is heated by induction and upset forged, and after this process, it is placed in a die and forged. A valve prepared in this way is placed in a furnace, where it is held at a temperature of 800oC in order to remove stresses created during the forging process. The final operation is the process of quenching the seat face of the disk by induction, which has the purpose of increasing the hardness of this component [1–3]. Despite the fact that valve shaping using the electro-upsetting and hot forging process has been universally applied for a long time, it often poses many technological difficulties for engine manufacturers. Measurements of internal stresses were conducted using the X-ray method, microstructure investigations were carried out using a scanning electron microscope, and hardness measurements were conducted. Information was obtained on whether the technological process has an impact on the creation of large positive internal stresses; hot deformation and strain rate cause heterogeneity of the microstructure and are the source of internal stresses in the valve disk’s cross-section. It was stated that there are not significant differences in the state of internal stresses created as a result of structural changes in the valve disk, in a state before and after deposition of a chromium coat onto the valve stem.

Słowa kluczowe

PL

zawór silnika spalinowego; naprężenia własne; martenzyt; węgliki; ferryt; profil twardości

EN

internal combustion engine poppet valve; internal stresses; martensite; carbides; ferrite; hardness profile

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 26, nr 3
• Strony: 219--228
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Samolczyk J.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

autor

Pachutko B.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

autor

Gralak E.

• Heiche Polska Sp. z o.o., ul Jarzębinowa 2, 55-200 Stanowice, Poland

autor

Woźniak H.

• Obróbka Plastyczna Metali Henryk Woźniak, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Kijewski, Jan 1978. Silniki spalinowe. Warszawa: Wydawnictwo Szkolne Pedagogiczne.
• [2] Ubysz, Aleksander 1998. Współczesne silniki samochodowe. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• [3] Wencelis Jan, Migdacz Henryk 2003. „Zawory bimetalowe silników spalinowych”. Przegląd Mechaniczny LXII (7-8) : 41-46.
• [4] Glocker, Richard 1971. Materialprüfung mit Röntgen-strahlen unter besonderer Berücksichtigung der Rönt-genmetall-kunde. Berlin: Springer.
• [5] Skrzypek Stanisław Jan 2002. Nowe możliwości pomiaru makro-naprężeń własnych materiałów przy zastosowaniu dyfrakcji promieniowania X w geometrii stałego kąta padania. Kraków: UWN-D.