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.
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.
Читайте также: Пакет с клеевым клапаном 15х20
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.
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.
Читайте также: Для турбо клапан pcv
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:Изготовление седла клапана из металлокерамической заготовкиСкачать
Из какого металла сделано седло клапана
Видео:Замена седла клапана гаражным способом.Скачать
МАТЕРИАЛЫ,ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Распределительные валы изготовляют из легированных сталей 15Х, 15НМ и 12ХНЗА, или из углеродистых сталей 40 и 45, или из чугуна. Кулачки и шейки стальных распределительнных валов подвергаются цементации с последующей закалкой или поверхностной закалке, а чугунных — отбеливанию.
Для распределительных шестерен применяют сталь 20 и 45 или серый чугун. Для уменьшения шума при работе зубья шестерни делают косыми, а шестерню изготовляют из текстолита (при стальной ступице).
Толкатели изготовляют из легированных сталей 15Х, 20Х 12ХНЗА и 18ХНЗА, из стали 45 с последующей поверхностной закалкой. В некоторых двигателях толкатели делают из отбеливающихся чугунов. Твердость рабочих торцов толкателя не должна быть ниже HRC 54—56.
Выпускные клапаны в карбюраторных двигателях изготовляют из сталей ЭСХ8, Х9С2, Х10СМ, Х12Н7С, ЭН107 и ЭЯ2. С целью экономии жаропрочные материалы в ряде двигателей применяют только для головок клапанов, а стержни делают из сталей 40Х или 40ХН, затем эти детали сваривают. Для повышения коррозионной стойкости выпускных клапанов и уменьшения износа рабочей поверхности на нее и на головку клапана со стороны цилиндра наплавляют слой твердого сплава ВЗК (на кобальтовой основе), сормайта (на железной основе) или стеллита (60% Niи 15% Сг) толщиной 1,5—2,5 мм.
Для впускных клапанов применяют хромистую и хромони-келевую сталь 40Х, 40ХН, 50ХН, 37С и 40ХНМА.
Седла клапанов изготовляют из серых перлитовых чугунов СЧ 24—48, стали 45. В некоторых случаях седла клапанов отливают из отбеливающихся чугунов, при этом седла хорошо противостоят ударной нагрузке и химическому воздействию газов. Кроме того, обработка точно отливаемых колец для седел сводится только к шлифованию, без обтачивания и притирки.
Читайте также: Как очистить обратный клапан в колодце
Направляющие втулки изготовляют из чугуна или из алюминиевой бронзы.
Для пружин применяют специальную пружинную проволоку диаметром 3—5 мм из сталей СОГ, 65Г, 50ХФХ и П1.
Детали крепления тарелки, пружины и стержня клапана (сухари, чеки) изготовляют из сталей 40, 45, 12НЗА и чугуна СП-4Ф и др.
Коромысла штампуют из углеродистых сталей 20 и 30. Применяют также легированные стали 20ХНЗА, 12ХЗА, ЭИ274 и др. Ударной части коромысла с помощью термической обработки придается высокая твердость.
Видео:Материал для изготовления седел клапановСкачать
ремонт головки
Раньше на Газ 51-52 с полуосей точили !!
на металлобазе меня не поймут
Раньше на Газ 51-52 с полуосей точили !!
на металлобазе меня не поймут
Да выкинь эту головку в утиль и не парься—все одно их не запресуещь как надо-если конечно не ВУНДЕРКИНГ.
где гарантия что куплю не самосбор?
Да выкинь эту головку в утиль и не парься—все одно их не запресуещь как надо-если конечно не ВУНДЕРКИНГ.
где гарантия что куплю не самосбор?
Это для а/м МАЗ 500
«Клапаны делятся на впускные и выпускные. Каждый цилиндр имеет одни выпускной и один впускной клапаны.
Впускной клапан изготовлен из жаропрочной стали ЭИ107. Его диаметр по условному проходу (среднему поясу) равен 58 мм, фаски выполнены под углом 29° 15′ к оси стержня клапана; диаметр стержня клапана мм. Клапан подвергают
закалке с последующим отпуском, твердость HRC 35—40; твердость торца стержня клапана HRC 50—57.
Выпускной клапан сварной. К верхней части стержня клапана стыковой сваркой приварен наконечник стержня из стали 40ХН. Сам клапан изготовлен из жаропрочной стали ЭИ69. Диаметр выпускного клапана по условному проходу (среднему поясу) равен 46 мм\ фаска выполнена под углом 44°15’ к оси стержня клапана. Головка впускного клапана имеет большие размеры, чем выпускного, для лучшего наполнения цилиндра воздухом. Выпускной клапан подвергают закалке и отпуску, твердость HRC 25—30; твердость торца стержня клапана HRC 50—57.
Каждый клапан под действи ем пружин плотно прижимается притертым конусом головки к седлу в головке блока. Стержни клапанов перемещаются в металлокерамических пористых направляющих втулках, которые обеспечивают хорошую смазку пары втулка — клапан.
В верхней части стержня клапана сделана выточка для разрезного сухаря , который с помощью втулки и тарелки соединяет клапан с пружинами. Такое крепление пружин способствует провороту клапанов при работе двигателя, что исключает местный износ торца клапана и благоприятно влияет на долговечность рабочей фаски клапана.
Взято отсюда http://zil130-131.ru/maz- 500-i-ego-modif.
В Подрубрике на каждый авто( раздел двигатель) поищи про клапана. Марка и закалка с допусками указана. Может подберешь что.
Это для а/м МАЗ 500
«Клапаны делятся на впускные и выпускные. Каждый цилиндр имеет одни выпускной и один впускной клапаны.
Впускной клапан изготовлен из жаропрочной стали ЭИ107. Его диаметр по условному проходу (среднему поясу) равен 58 мм, фаски выполнены под углом 29° 15′ к оси стержня клапана; диаметр стержня клапана мм. Клапан подвергают
закалке с последующим отпуском, твердость HRC 35—40; твердость торца стержня клапана HRC 50—57.
Выпускной клапан сварной. К верхней части стержня клапана стыковой сваркой приварен наконечник стержня из стали 40ХН. Сам клапан изготовлен из жаропрочной стали ЭИ69. Диаметр выпускного клапана по условному проходу (среднему поясу) равен 46 мм\ фаска выполнена под углом 44°15’ к оси стержня клапана. Головка впускного клапана имеет большие размеры, чем выпускного, для лучшего наполнения цилиндра воздухом. Выпускной клапан подвергают закалке и отпуску, твердость HRC 25—30; твердость торца стержня клапана HRC 50—57.
🔍 Видео
Способы. Как удалить извлечь сёдла клапанов из головки . Замена седла 1 часть. Ремонт ГБЦ.Скачать
Извлечение седла клапана из гбц Камминс.Скачать
Основы ремонта двигателя: ГБЦ часть 2 (седло клапана)Скачать
Замена седел и направляющих втулок ГБЦ своими силамиСкачать
КАК ЛЕГКО изготовить и установить на место седла клапанов | Изготовление седел клапанов | Ремонт ГБЦСкачать
Правильная запрессовка замена седла клапана инструменты оправки нюансы ремонт ГБЦ пример Mercedes2,9Скачать
Клапана и Пружины! Вес, Жесткость и Седло Клапана!Скачать
Вылетели ВСЕ седла?! Как легко изготовить и установить на место седла клапанов.Скачать
Притирка клапанов, прирезка сёдел - ЧТО, ЗАЧЕМ и ПОЧЕМУ? (10 минут ликбеза 😈)Скачать
Как ПРАВИЛЬНО шарошить седла клапановСкачать
как прирезать или прошарошить седло клапанаСкачать
Самая точная и правильная прирезка сёдел клапанов на новом оборудовании .Скачать
Токарный рецепт,как сделать сёдла клапанов с распредвала!#рекомендации #жизньСкачать
Как правильно прирезать седла клапанов их заменим!!!Скачать
Новое устройство для прирезки сёдел клапанов, сделай сам!Скачать
Как быстро снять седла клапановСкачать
Правильная прирезка подрезка седла клапана шарошки зенкеры алмазные шарошки ремонт ГБЦСкачать
