Около 15 % всех случаев поломок клапанов составляют усталостные разрушения. Усталостному разрушению может способствовать нарушения режима эксплуатации двигателя.
Перегрев выпускного клапана вызывает снижение его твердости,например с НRС=40-50 до НRС=33. Что служит основной причиной его преждевременного усталостного разрушения.
Отмечены также случаи разрушения клапанов в результате наличия металлургических дефектов.
Напряженные условия работы клапанов обусловливают возможность нарушения их работы, из которых наиболее характерными являются зависание клапанов и удары их о поршень, выгорание фаски, изнашивание, коробление и растрескивание фасок, обрыв стержня, изнашивание стержня и его торца.
Перекос выпускного клапана вызывает местное выгорание рабочей поверхности . так же это вызывает плохая притирка клапанов.
Боковая поверхность стержня изнашивается при недостаточном количестве смазочного материала и при наличии в зазоре частиц нагара, продуктов изнашивания деталей двигателя и химически агрессивных продуктов сгорания топлива и масла . Данное обстоятельство усугубляется тем, что при длительной эксплуатации двигателя повышаются температуры клапанов и седел в результате увеличения зазоров в направляющей клапана и ухудшения контактов фасок клапанов и седел, отложений нагара, накипи, солей и соединений металлов, содержащихся в присадках к маслам и топливам, ухудшения рабочего процесса.
Установлено, что выход из строя выхлопных клапанов вызывается их перегревом (35%), местным выгоранием рабочей поверхности (25%), усталостью (15%). На основании чего можно сказать о том, что в большинстве случаев, аварии клапанных механизмов могут быть предупреждены строгим соблюдением правил технической эксплуатации двигателей.
Что касается причин аварий, вызванных дефектами материала (25%), то здесь можно рекомендовать применение в судоремонте только сертифицированных материалов , сменно-запасных частей и конструкторские решения повышающие надёжность двигателя в эксплуатации.
Для повышения долговечности клапанов разработана усовершенствованная технология изготовления и ремонта представленная в части 3 ,4 и 5
3 Разработка технологии изготовления выпускного клапана
3.1 Конструктивно-технологический анализ
В качестве заготовки при изготовлении выпускного клапана используют поковку.
Материалом выпускных клапанов являются жаропрочные и жаростойкие аустенитные стали. Наиболее широкое применение имеет сталь Х14Н14В. Иногда для повышения износостойкости стержни клапанов из стали Х14Н14В азотируют, а на фаски тарелок наплавляют литые твердые сплавы типа стеллитов, например вольфрамохромокобальтовый сплав ВЗК или нихром Х20Н80.
Сплавы ВЗК и Х20Н80 обладают хорошей жаростойкостью до 1000—1100°. Твердость ВЗК около HRC70; нихром имеет меньшую твердость, но благодаря большей пластичности лучше прирабатывается к седлу; плотное закрытие обеспечивается даже при короблении седел. Твердые сплавы наплавляют на фаску клапана восстановительным ацетилено-кислородным пламенем. Толщина наплавленного слоя после шлифования около 1 мм.
Для улучшения отвода тепла выпускные клапаны иногда изготовляют полыми и заполняют металлическим натрием, который при работе двигателя находится в жидком состоянии (температура плавления натрия 97,7°).
Выпускные клапаны менее форсированных двигателей изготовляют из стали Х10С2М (сильхром), которая дешевле Х14Н14В более чем в два раза. Для впускных клапанов применяют стали Х10СМ, 20ХН4ФА и др., а для малооборотных двигателей — сталь 45.
Материалами для направляющих и седел служат бронзы БрАЖ 9-4, БрАЖМц 10-3-1,5 и др. Высокими механическими свойствами, износостойкостью и жаростойкостью отличаются алюминиево-железо-никелевые бронзы БрАЖН 10-4-4 и БрАЖН 11-6-6. Седла клапанов для некоторых мощных двигателей изготовляют из твердых сплавов типа стеллитов.
Для выпускных клапанов используют жаропрочные и жаростойкие аустенитные стали. Материал детали служит сталь 40Х9С2
Таблица 1 – Химические свойства стали 40Х9С2 (ГОСТ 5632-72)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.