МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра ПМ і ТКМ
КОНТРОЛЬНАРОБОТА
З дисципліни: Корозія і захист матеріалів
На тему: Захист випускного клапанадвигуна внутрішнього згоряння
Виконала: Мислівченко А.Н.
група МТ-71
Перевірила: Марченко С.В.
Суми
2009
1. Задана деталь: випускний клапандвигуна внутрішнього згоряння
o Клапан служать для періодичного відкриття ізакриття отворів впускних і випускних каналів залежно від положенняпоршнів в циліндрі і від порядку роботи двигуна. Клапан складається з головки істрижня.
Двигун внутрішньогозгоряння (ДВЗ) -пристрій, що перетворює теплову енергію, одержувану при згоранні палива вциліндрах, в механічну роботу.
Випускний клапан
Рисунок 1 - Загальний виддвигуна
Робочий циклчотиритактного карбюраторного двигуна.
Чотиритактнийдвигун внутрішнього згоряння працює за наступним принципом;
Малюнок 2 - Впуск горючоїсуміші
Впуск- Поршень переміщується від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки. Відкритовпускний отвір. Внаслідок збільшення обсягу всередині циліндра створюєтьсярозрідження 0,075 - 0,085 МПа, а температура суміші знаходиться в межах 90 -125 В°С. Циліндр заповнюється свіжим зарядом горючої суміші.
Стиснення- Поршень рухається від н.м.т. кв. м.т. Впускний і випускний отвори закриті.Об'єм над поршнем зменшується, а тиск і температура до кінця тактувідповідно досягають величин 1,0 ... 1,2 МПа і 350. 450 В° С. Робоча сумішстискається, завдяки чому поліпшується випаровування і перемішування парів бензину зповітрям.
Робочийхід (згоряння і розширення) - стисла робоча суміш запалюється іскрою.Поршень під тиском розширюються газів переміщується від в. м. т. до н.м.т.Впускний і випускний отвори закриті. Тиск газів досягає величини3,5 ... 4,0 МПа, а температура доходить до 2000 В° С.
Рисунок 3 - Робочий хідпоршня
Випуск- Поршень рухається від н.м.т. кв. м.т. Відкрито випускний клапан. Тиск газівзнижується до 0,11 ... 0,12 МПа, а температура-до 300 ... 400 В° С.
Малюнок 4 - Випуск газівпри допомогою опускання випускного клапана (вид А)
2. Умови роботивипускного клапана
Клапани двигунавнутрішнього згоряння функціонують в екстремальних умовах. Вони схильніспільному дії змінної механічного навантаження, високої температури,зносу, корозії і ерозії. Під час роботи двигуна температура нагрівуголовки клапана може досягати 800 Лљ С, стрижень навантажений циклічнимирозтягуючими зусиллями пружини, поверхня стержня піддається сильномувпливу факторів тертя, торець стрижня випробовує інтенсивні контактнінавантаження. Клапани і сідла клапанів піддаються зносу в результаті ударівголовки клапана про сідло, повторюваних з великою частотою, корозійногодії агресивних відпрацьованих газів при підвищеній температурі, а такожерозійного дії струменя газу і продуктів неповного згоряння палива. Післядеякого періоду, роботи сідло покривається нагаром, який під впливомвисокої температури розжарюється, що призводить до випалюванню опорної поверхніклапана і втрати герметичності. Не герметичність клапанів, в свою чергу, призводитьдо порушень в роботі двигуна, до яких відносяться утруднений запуск, зменшенняпотужності та ін При цьому через щілини, що утворилися під високим тиском проходитьструмінь гарячих робочих газів, сильно нагрівають головку клапана. Внаслідоктакого нагріву краю головки підправляти і клапан руйнується. З плином часуматеріал клапана може настільки знизити свою міцність в результаті вигорання деякихкомпонентів сплаву, що можливий навіть відрив головки від стрижня клапана. Наінтенсивність зносу сідел клапанів впливає також склад усмоктуваної в циліндрисуміші. Вели суміш занадто бідну, то згорання відбувається при більш високійтемпературі і корозійне дію відпрацьованих газів виявляється сильнішим.Коли суміш дуже багата, згоряння йде повільніше і при більш низькійтемпературі. Незгорілі важкі фракції палива прискорюють осадження шарунагару, корозійно-агресивного до матеріалу клапана. Тому до клапанівпред'являються дуже жорсткі технічні і якісні вимоги.
Можливі причини виходуз ладу або дефектів при експлуатації випускних клапанів.
Характерними дефектамивипускних клапанів є їх прогорання і зависання, обрив клапанних тарілок(Термічне руйнування денця). На випускні клапани приходиться до 12% загальногочисла відмов по дизелю. Основна частка відмов (близько 60%) пов'язана зруйнуванням робочих пошуків клапанів і їх сідел через утворення глибокихраковин, що вимагають проточки і притирання. Спостерігається також зношування стрижняпо довжині і направляючих втулок. ( Слід зазначити, що випускні клапани ісідла зношуються набагато швидше впускних, так як їх корозія розвиваєтьсяінтенсивніше.)
Найбільших втрат випускнимклапанам завдає газова корозія . Газова корозія - корозіяметалів, що викликається дією парів і газів зазвичай при високих температурах Металиокисляються киснем, парами води, оксидом вуглецю, оксидом сірки по наступнихрівняннях;
2Ме + Про 2 + t в†’ 2MeO
Me + C Про 2 + t в†’ MeO + CO
Me + H 2 O+ T в†’ MeO + H 2
3 Me + SО 2 + t в†’ 2MeO + MeS
Матеріали використовуванідля виробництва випускних клапанів.
Для клапанів використовуєтьсязавжди жаростійкий (найчастіше хромиста) сталь, що містить 8-15% Сг, 2-3% Si,0,45% С. Наприклад: 4Х10С2М (ЕІ107) Клапани двигунів, кріпильні деталі,працюючі при 600-650 В° С. 3Х13Н7С2 (ЕІ72,) - Клапани впуску авіадвигунів івипуску автомобільних, тракторних двигунів.
5Х20Н4АГ9 (ЕП3О3) Клапанивипуску автомобільних двигунів. В авіаційних поршневих двигунах, як ввітчизняної, так і зарубіжної практиці для випускних клапанів використовуютьхромоникельвольфрамомолибденовую сталь марки 4Х14Н14В2М (ЕІ69).
Прогресивні технологічні рішення для збільшення терміну службивипускних клапанів.
3. Спосіб захисту - плазмово-порошкове наплавлення
З існуючих способівплазменно-порошкове наплавлення набула найбільшого поширення як найбільшуніверсальний метод. При плазмово-порошковим наплавленні присадкою служатьгранульовані металеві порошки, які подаються в плазмотронтранспортуючим газом за допомогою спеціального живильника. Метод порошковоїплазмового наплавлення (ППН) є найбільш оптимальним за продуктивністю,ціною і якістю.
Переваги методуплазмового наплавлення полягають у наступному:
високапродуктивність наплавлення - вище 25 кг/год; ефективністьметоду - близько 85%; низькарозчинність основного металу в наплавленому шарі (до 5%); висока якістьнаплавленого металу; можливістьнаплавлення щодо тонких шарів (0,5-5,0 мм).
Важливою особливістю ППНє відмінне формування наплавлених валиків, стабільність і хорошавідтворюваність їх розмірів. Встановлено, що у 95% наплавлених деталейвідхилення товщини наплавленого шару від номінального розміру не перевищує 0,5мм. Це дозволяє істотно скоротити витрату наплавочних матеріалів, часнаплавлення, а також витрати на механічну обробку наплавлених деталей.
Встановлення взаємозв'язкуміж температурою оплавлення порошку і часом витримки при температуріоплавлення порошку дозволяє регулювати і управляти властивостями покриття.Оптимальний вибір технологічних режимів процесу плазмового наплавленнязабезпечує мінімальне перемішування матеріалу наплавляється з основнимметалом, практично, ...
