Из каких материалов изготавливаются клапаны mahle (2 видео)

Бренд принадлежит концерну MAHLE Group.
Участниками концерна являются следующие производители автокомпонентов: Mahle Original.

Ведущий партнер предприятий автомобильной индустрии

Mahle – крупный производитель, разработчик и поставщик автозапчастей, готовых модулей и систем. Что интересно, сегодня Mahle является целой группой, включающей Mahle Gmbh, объединение MWP Mahle – J.Wizemann – Pleuco GmbH, а также Knecht Filter Group. Коньком группы являются фильтры, 90% которых производится в Австрии, а оставшиеся 10% в ряде стран Европы, Южной Африке, а также Южной Корее.

В ассортименте Mahle можно найти детали двигателя, компоненты турбокомпрессора, соединительные элементы клапанных механизмов, распредвалы , термостаты, фильтры всех типов, втулки, мехатронные узлы и их комплектующие, подшипники, турбины. Мнение автолюбителей о качестве фильтров разнятся, но когда речь заходит о двигателях и мехатронике, мнение одно: это те же оригиналы, но по цене запчастей со вторичного рынка Европы.

Продукцию Mahle подделывают катастрофически часто. Выявление фирменного продукта начинается с упаковки: никаких дефектов печати и глянцевого покрытия. Обратите внимание на наличие пары QR-кодов и голографической наклейки, а также указание, где конкретно была произведена запчасть. Если речь идет о фильтре Mahle, то он не должен пахнуть клеем или резиной, а также иметь целлофановую оболочку.

Содержание

Клапан ДВС
1.Технологии производства клапанов.
2. Виды клапанов
3. Облегчение клапана типа «Тюльпан»
4. Защищающие покрытия, методы нанесения.
Детали двигателей производства компании MAHLE
📹 Видео

Видео:Протезирование аортального клапанаСкачать

Клапан ДВС

Большое разнообразие материалов из которых изготавливают клапаны двс может поставить перед сложным выбором. В этой статье пойдет речь о технологиях производства клапана в каких случаях использовать те или иные клапаны, их достоинства и недостатки, облегчение и проточка «тюльпана», а также поговорим о защищающих покрытиях и методах их нанесения. Эта информация предоставлена, чтобы помочь Вам сделать обоснованное решение при модернизации клапанного механизма.

1.Технологии производства клапанов.

При изготовлении выпускных клапанов особое внимание уделяется методам изготовления и материалам способным длительно выдерживать высокую температуру и при этом сохранять прочность. К впускным требования не столь жесткие так как они имеют дополнительное охлаждение свежей топливовоздушной смесью. Необходимым свойствам соответствуют многие сплавы при соблюдении определенных технологиях, но всегда приходится чем-то жертвовать к тому же вес детали получается большим. Проводится много исследований и выявление новых материалов не стоит на месте. Множество запатентованных технологий еще не нашли своего применения на практике.

Все то множество технологий и их недостатки я описывать подробно не буду, поверхностно пройдемся по основным. Как делается тарелка клапана:

Торцевая раскатка- раскалённый стержень клапана выступает из матрицы и вращающийся под углом к оси матрицы пауссон раскатывает по кругу стержень, который постепенно подается в матрицу до придания необходимой формы. Создается направленная микроструктура метала, параллельная профилю тарелки клапана, что увеличивает прочность.

1-торец заготовки. 2-матрица. 3-паусон. 4-готовая тарелка клапана. 5-стержень.

В следующем методе заготовку подают в матрицу и похожим образом раскатывают тарелку клапана, при этом еще выдавливается ножка в отверстие что тоже дает направленную микроструктуру, подобную волокнам древесины. Существует еще несколько методов имеющих сходство с описанным.

Клапан изготавливают из стали марок: 40Х9С2, 40XH, 40Х10С2М, 20ХН4ФА, 55Х20Г9АН4, 45Х14Н-14В2М, титановых сплавов ПТ-3В, ВТ3, ВТ-14, ВТ6, с намного низкой температурной стойкостью (только впускные клапаны) ВТ18У и ВТ25У и других сплавов. Клапаны из сплавов на основе интерметаллида TiAl имеют сравнимо низкую плотность металла, соответственно и меньший вес с большей твердостью и жаропрочностью даже в сравнении с привычными сплавами на основе титана. Но возникают трудности при изготовлении по привычным технологиям, позволяющим добавить прочность, из-за низкой пластичности. В таком случае изготавливают методом литья, но в этом случае, в структуре металла образуется пористость, которая удаляется только высокотемпературным газоизостатированием, очень дорогая процедура, составляющая себестоимость клапана.

Читайте также: При неполном закрытии трехстворчатого клапана кровь может попасть

Широко применяется комбинированная система, когда стержень выполняется из низколегированных сплавов с большей твердостью, а тарелка из жаропрочных. Готовые детали в последствии свариваются различными методами или напрессовываются, конструкция считается не очень надежной.

Другой вариант изготовления, стержень и торец клапана изготавливаются из одного сплава, в последствии деформационной и термо обработки создаются разные микроструктуры метала, в головке обеспечиваются высокая твердость и сопротивление ползучести в тарелке высокая термостойкость. Опять же технологии изготовления очень дорогостоящие. Не стану описывать остальные методы, имеющие по 3-4 переходных зоны по микроструктуре и технологию отжига, все они принципиально схожи с выше описанным.

Горячая штамповка в торец- раскалённый стержень просто вдавливается в матрицу в которой метал распределяется как попало с нарушением микроструктуры, самый простой и бюджетный способ, не имеющий необходимой прочности.

2. Виды клапанов

Широко распространены всего два вида тарельчатых клапанов «Тюльпан» и «Т-образный».

Стоит разобраться в недостатках и преимуществах чтобы сделать свой выбор. И так самый распространенный это тюльпан, имеет большой запас прочности обтекаемую форму, часто большой вес.

Т- образный предназначен в большей степени для тюнингованного мотора работящего преимущественно на высоких оборотах. Имеет минимальный радиус перехода от ножки к тарелке, небольшой вес в следствии чего уменьшается нагрузка на газораспределительный механизм продлевая срок службы, сдвигает порог зависания клапана что позволяет использовать стандартные клапанные пружины, не прибегая к усиленным, отбирающих свою долю мощности, меньший износ направляющих втулок, лучшая продувка. О надежности поговорим чуть ниже.

3. Облегчение клапана типа «Тюльпан»

Из экономических соображений многие стремятся самостоятельно облегчить клапаны, покупка новых Т- образных выливается в кругленькую сумму, обычно это клапаны на основе титана, имеющие небольшой вес минимальную металлоёмкость и лучшие характеристики прочности и жаростойкости, однако в виду трудоемкого производства таких деталей себестоимость очень высока.

Выше я уже говорил, что Тюльпан изначально имеет большой запас прочности и есть возможность его облегчить ценой надежности, неоправданного риска попасть на очередную капиталку. Мало кого этот факт останавливает и начинаются поиски тех кто уже опробовал и сделать именно также, соблюдая размеры оппонента. В сети по этой теме можно найти много положительного опыта, реже попадаются печальный исход доработки.

А теперь давайте разберемся почему это происходит. В начале я описывал технологии производства клапанов и материалов. Если вы читали внимательно, то уже поняли, что большое значение имеет технология производства и созданная микроструктура в металле пусть хоть в результате термообработки или метода штамповки. Во время облегчения клапана механически удалятся часть металла в поверхностных слоях которого была заключена основная прочность всей детали. Термонагруженность тарелки возрастает вследствие чего материал клапана не способен выдерживать нагрузку и поддается деформации. Некоторые производители наносят специальные покрытия расширяющие свойства, в конце темы опишу подробнее. Из этого можно сделать вывод, вероятность обрыва тарелки 50/50, ведь вам не известна технология и материалы и действовать вы будете по опыту других или на глазок. Добавим вероятность заводского брака и возможную детонацию, и получите такой результат.

Читайте также: Газ нагревают в сосуде снабженном клапаном

Однако не всегда так случается и судя по опыту немногих, облегченные клапаны ходят по 100тыс и продолжают исправно работать. Если вы все же решились на облегчение, задумайтесь об охлаждении тарелки, в этом поможет замена седел клапанов на бронзовые. Именно через седла отводится большая часть температуры. Об этом я уже писал в теме Седло клапана. Не допускайте острых краев и тонких кромок на тарелке, эти места будут чрезвычайно перегреты повысится вероятность детонации и приведет к прогару и разрушению клапана. Совершенно нет необходимости в фасках, сделайте плавный переход и скруглите кромку тарелки. Не забудьте притереть клапан к седлу, желательно не алмазными пастами. Рассмотрите варианты облегчения остальных подвижных частей- пружинные тарелки, коромысла или толкатели.

Предпочтение стоит отдавать конечно заводским Т- образным клапанам, не оставляя без внимания бренд, их надежность не заставит вас сомневаться. Не думайте опробовать производство из Китая даже если это титан.

4. Защищающие покрытия, методы нанесения.

Распространение получили три метода нанесения покрытия на металлы плазменно-порошковая наплавка, лазерное легирование, наплавка токами высокой частоты. Нанесенное покрытие совершенно другого металла на выпускной клапан расширяет защитные свойства детали, возможность противостоять агрессивной среде. Это позволяет выполнять клапан из более подходящих материалов по термостойкости и прочности, не прибегая к поиску золотой середины. Таким получаем прочный и легкий клапан, не способный противостоять окислению и износу, но применение тонкого слоя специального покрытия решит эту проблему.

Выхлопные газы высокой температуры наносят большой вред клапану, возникает газовая коррозия парами воды, окисление кислородом, оксидом углерода, оксидом серы, которые образуются в результате горения. Механическое воздействие расклепывает рабочую фаску увеличивается ее размер, нарушается герметичность, что приводит к прорыву раскалённых газов в щель и большему прогару.

Далее расскажу о методах нанесения покрытия, ознакомимся с каждым из них подробнее.

Плазменно-порошковая наплавка-

наиболее универсальный метод, подается гранулированный металлический порошок вместе с газом в плазмотрон. Такой метод позволяет наносить качественное покрытие толщеной 0.5-5.0мм, растворимость металла детали в наплавленном слое всего 5%, возможное отклонение от номинала толщены- 0.5мм, минимальная окисляемость наплавляемого слоя за счет подаваемого в плазмотрон газа, минимальная зона термического влияния.

Лазерное легирование-

на деталь воздействует луч лазера разогревая поверхность чуть больше температуры плавления основы. Температура регулируется мощностью лазера и диаметром луча. В результате происходит активное перемешивание легирующего металла размещенного на поверхности основы с металлом детали на глубину примерно 1-2 мм. Такой метод позволяет наносить покрытия стеллита, вольфрамохромокобальтового сплава. Растворимость основного металла в покрытии 5-10%.

Наплавка токами высокой частоты-

На тарелку клапана устанавливается кольцо из наплавляемого металла, между клапаном и кольцом находится порошковый флюс или газовая среда (аргон, азот) под действие тока высокой частоты разогревается кольцо и подогревается тарелка клапана до температуры диффузии металлов, место нанесения покрытия охлаждается водой с другой стороны клапана, таким образом происходит намораживание наплавляемого слоя, при этом клапан вращается для обеспечения равномерности нагрева. Таким образом наносят самофлюсующиеся сплавы ЭП616, ЭП616А, ЭП616Б, ЭП616В значительно дешевле кобальтовых стеллитов и имеют достаточную твердость и стойкость к коррозии. Растворимость основного металла в слое покрытия 20-30%.

Тарелка титанового клапана с покрытием нитрид хрома (CrN)

Пример с покрытием из нитрида титана, обеспечивает высокую твердость.

Противостоит отложению нагара и окислению.

Видео:Как делают клапаны для автомобильных двигателейСкачать

Детали двигателей производства компании MAHLE

Говоря о «новых» (с точки зрения официальных поставок) для российского рынка брендах Clevite и IZUMI, стоит отметить, что в мире производителей деталей двигателей они старожилы. Фирмы имеют богатую историю и пользуются доверием у всемирно известных производителей силовых агрегатов, а также широкого круга специализированных ремонтных организаций, транспортных компаний, эксплуатирующих организаций. Так, японскому производителю деталей двигателей IZUMI уже более ста лет. Для справки – фирма Tokichi Izumi была основана в далеком 1923 году. Не удивительно, что после поглощения японской компании и интеграции расположенных в Японии производственных мощностей MAHLE приняла стратегическое решение: сохранить известный бренд, который имеет своих поклонников на японском и азиатском рынках деталей двигателей и запасных частей. То же самое можно сказать и о бренде Clevite, который известен в центральной и северной Америке, а также Канаде более 60 лет. Под упомянутой выше торговой маркой выпускается широкий ассортимент комплектующих для двигателей американских грузовиков, строительных и специальных машин, сельскохозяйственной техники. Это десятки тысяч наименований поршней, гильз, колец, пальцев, подшипников скольжения, клапанов и т. д. Решение сохранить американскую торговую марку, как и в случае с IZUMI, было продиктовано безупречной репутацией бренда и сложившимся кругом потребителей продукции.

Читайте также: Из за чего прогорает клапан грм

Разделение сфер влияния

Чтобы развести принадлежащие MAHLE бренды – IZUMI, Clevite и MAHLE Original – по своим сегментам и не создавать конкуренции внутри одной компании, было принято решение провести четкое разделение по номенклатуре выпускаемых продуктов. Так, для моторов, производимых на японском рынке (Isuzu, Hino, Komatsu, Mitsubishi Fuso, UD Trucks, Kubota, Mitsubishi Heavy industries, Mitsubishi Motors, Honda, Yanmar, Yamaha, Mazda и Subaru), главным поставщиком деталей является IZUMI. Следуя этой логике, для двигателей Caterpillar, Cummins, Detroit Diesel, Massey-Fergusson, John Deere, Allis-Chalmers, International и White Farm запасные части следует искать в каталоге Clevite. Для европейских производителей силовых агрегатов основным поставщиком, соответственно, является MAHLE Original. То есть каждый бренд закрывает потребности своего сегмента рынка, играет на своем поле.

Единство технологий

Компания MAHLE владеет пятью научно-исследовательскими центрами в США, Бразилии, Китае, Японии и Европе – то есть в тех странах, где сосредоточено мировое двигателестроение. Общее число инженеров, которые занимаются научными изысканиями и конструкторскими разработками, превышает 6000 человек. Научные центры делятся между собой актуальной информацией посредством глобальной системы обмена данными, а все новые технические решения защищены патентами MAHLE. Каждое из новшеств проходит полный цикл лабораторных тестов и натурных испытаний и только после этого внедряется на заводах всех трех брендов: MAHLE Original, Clevite и IZUMI. Иными словами, технический уровень принадлежащих MAHLE предприятий одинаков. Говорить о том, что один бренд лучше, а другой хуже, нельзя.
При этом детали, изготавливаемые для конкретного производителя двигателей, будут строго соответствовать его требованиям. Так, если мотор предполагает применение в его конструкции стальных поршней – то именно такие будут для него изготовлены и поставлены соответствующим подразделением компании. Понятное дело, работая в тесной связке с производителями моторов, инженеры MAHLE предлагают им свои технические решения, направленные на улучшение тех или иных параметров ДВС.
Также важно отметить, что никакой разницы, в какой стране произведен тот или иной компонент для конкретно взятого двигателя, нет. Так, гильзы цилиндров для моторов Cummins традиционно производятся в Индии, а поршни к ним изготавливаются в Бразилии, Мексике и США. При этом поршнекомплекты, собранные из деталей, поступивших с разных заводов, будут полностью соответствовать технической документации изготовителя двигателя.