[发明专利]一种发动机气门的加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及发动机气门的加工工艺。

背景技术

气门是发动机中的一个非常重要的零件，其生产工艺包括下料、锻造、热处理、粗磨杆外圆、气门头部粗加工、车盘锥面焊槽、堆焊盘锥面、气门头部精加工、加工锁夹槽、精磨杆外圆、盘锥面精加工、成品检查、清洗、包装等工序。由于气门盘锥面的耐磨性是气门的一个重要性能，为了提高发动机气门盘锥面的耐磨性，在现有的气门生产工艺中设置了“车盘锥面焊槽”和“堆焊盘锥面”两道工序，通过该两道工序，在气门盘锥面金属母材上堆焊高硬度、贵重金属合金，以达到增加气门盘锥面硬度，提高气门盘锥面耐磨性的目的。

发动机气门的该种生产工艺，在气门盘锥面上堆焊完成后还需对其堆焊合金进行无损探伤检测缺陷，故成本高、工艺过程复杂，并且气门在使用过程中由于在热应力和机械应力的作用下，容易出现焊层金属合金开裂，而焊层材料开裂将造成发动机功率下降，最终导致发动机的损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机气门的加工工艺，无需在气门盘锥面金属母材上堆焊合金，亦能够使气门盘锥面硬度和耐磨性达到规定的要求。

本发明所述发动机气门的加工工艺，包括下料、锻造、热处理、粗磨杆外圆、气门头部粗加工、气门头部精加工、加工锁夹槽、精磨杆外圆及盘锥面精加工工序，在气门头部精加工工序之前，或者在盘锥面精加工工序之后还设置有盘锥面超声波强化工序，其是将气门装夹在机床上随机床主轴旋转，用超声波金属表面加工设备对旋转的气门盘锥面进行接触强化处理。

超声波金属表面加工设备为对金属零件表面进行加工处理的现有技术设备，包括超声波发生器和超声波强化装置，超声波强化装置的加工工作头沿气门盘锥面法线方向对气门盘锥面施加一定幅度的超声频率机械振动，在一定进给条件下，加工工作头将静压力和超声波冲击振动能量传递到旋转的气门锥面上，产生冲挤作用而使气门锥面金属材料产生高频率而均匀的塑性变形，使金属材料中产生高密度的位错和压应力，并在塑性变形过程中产生冷作硬化，从而使气门盘锥面的硬度和抗磨损性能得以提高。

采用本发明所述加工工艺对发动机气门进行加工，在盘锥面超声波强化工序中，经超声波强化装置的加工工作头对旋转的气门锥面进行接触仿形强化处理，经处理后的气门，其锥面的表面硬度≥450HV30，硬化深度Rht0.25min.420HV0.5，粗糙度≤Rz2，完全能够使气门盘锥面硬度和耐磨性达到规定的要求（如图1所示）。本发明所述加工工艺，不需要在气门盘锥面金属母材上堆焊合金来使气门盘锥面达到所需要的硬度和耐磨性，因此，避免了由于采用堆焊工艺在气门锥盘面堆焊合金材料所产生的缺陷。相对于现有发动机气门加工工艺，由于无需在气门盘锥面上堆焊高硬度、贵重金属合金，以及无需对堆焊合金进行无损探伤检测，故本发明工艺简单、加工出的气门成本低，且气门盘锥面的硬度和耐磨性更高。

附图说明

图1为采用现有工艺加工后的发动机气门的结构图。

图中各零件序号分别表示：1—堆焊合金、2—气门金属母材、3—气门锥面。

图2 为气门盘锥面表面硬度与硬化深度关系曲线图。

其中，曲线1为采用现有工艺加工的气门其盘锥面表面硬度与硬化深度关系曲

线；曲线2为采用本发明工艺加工的气门其盘锥面表面硬度与硬化深度关系曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

发动机气门材料采用奥氏体21-4N，该发动机气门的加工工艺包括下料、锻造、热处理、粗磨杆外圆、气门头部粗加工、气门头部精加工、加工锁夹槽、精磨杆外圆及盘锥面精加工工序，在气门头部精加工工序之前还设置有盘锥面超声波强化工序，其是将气门装夹在精密数控车床上随机床主轴旋转，用超声波金属表面加工设备HKUSM30HSD对旋转的气门盘锥面进行接触强化处理（在盘锥面超声波强化工序之前气门盘锥面硬度为330～380HV30），该工序的具体操作步骤如下：

一、将超声波金属表面加工设备HKUSM30HSD的带有加工工作头的超声波强化装置安装在精密数控车床的刀架上；

二、设置超声波发生器的电流参数和谐振参数：电流参数为1.05A，频率参数为13.3Hz；

三、将气门安装在精密数控车床的夹头上，并用顶针顶紧；

四、设置精密数控车床的加工程序，主要参数如下：

走刀量：0.25 mm/r

气门锥面旋转线速度：30 m/min

仿形程序采用KND-100Ti伺服数控系统编程；