一种芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管及其制作工艺
阅读说明：本技术 一种芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管及其制作工艺 (Core-shell structure high-heat-conductivity wear-resistant composite valve guide pipe and manufacturing process thereof ) 是由 薛飞 李勇 王宏庆 李�诚 孙玲 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管及其制作工艺,本发明涉及汽车零部件粉末冶金技术领域。“芯”为耐磨性较好的铁基合金粉末冶金材料,内孔孔隙含润滑油,与气门接触,表现优异耐磨损自润滑性能。“壳”为高导热紫铜,高效将“芯”的热量传导至缸盖散热,降低了“芯”的实际工作温度,优化了磨损环境,同时紫铜较好的延展性能更加有利于气门导管压入缸盖,成本优势明显,能够满足发动机性能提升需求。(The invention discloses a core-shell structure high-heat-conductivity wear-resistant composite valve guide pipe and a manufacturing process thereof, and relates to the technical field of powder metallurgy of automobile parts. The core is an iron-based alloy powder metallurgy material with better wear resistance, and the inner hole pores contain lubricating oil and are in contact with the valve, so that the valve has excellent wear-resistant self-lubricating performance. The shell is made of red copper with high heat conduction, heat of the core is conducted to the cylinder cover to dissipate heat efficiently, the actual working temperature of the core is reduced, the abrasion environment is optimized, meanwhile, the better extending performance of the red copper is more beneficial to the valve guide to be pressed into the cylinder cover, the cost advantage is obvious, and the requirement for improving the performance of the engine can be met.)
技术领域
本发明涉及汽车零部件粉末冶金技术领域，具体为一种芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管及其制作工艺。
背景技术
随着发动机性能日益提升,以及排放污染物国六标准实施,发动机排气侧温度越来越高，需要将热量通过气门导管传递至缸盖，气门导管起定位导向的作用，与气门接触，因此，气门导管不仅要具备优异耐磨损性能，为适应现代发动机发展需求，还需兼顾高导热性能。铸铜导管常温耐磨损性能虽弱于铁基合金粉末冶金气门导管，但得益于较高的导热性能，使高温工况条件下相对工作温度低于铁基合金粉末冶金气门导管，高温耐磨损性能优于铁基合金粉末冶金气门导管，但成本较高。渗铜铁基合金粉末冶金气门导管相较于传统铁基合金粉末冶金气门导管，导热性能提升,降低实际磨损温度,能够抵消高铜造成的基体软化，表现更加优异的耐磨损性能，成本相对较高。本专利提供了一种芯-壳结构高导热耐磨损复合气门导管及制作工艺,相较于以上两类导管,成本优势明显,“芯”为耐磨性较好的铁基合金粉末冶金材料，内孔孔隙含润滑油，与气门接触，表现优异耐磨损自润滑性能，“壳”为高导热紫铜，高效将“芯”的热量传导至缸盖散热，降低了“芯”的实际工作温度，优化了磨损环境。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管及其制作工艺，解决了上述提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管，包括复合气门导管，所述复合气门导管的内外处分别设置有芯和壳，所述芯为浸油铁基合金粉末冶金材料，外径公差±5μm，壳为高导热紫铜，厚度8-20μm，采用电镀工艺复合；
该复合气门导管的制作工艺，包括如下步骤：
步骤S1：选择芯部材料,按比例对粉末进行称量、通过过筛设备主体将粉末进行过筛、按照一定比例进行混合；
步骤S2：将混合好的粉末在成型压机上进行压制成型为具有一定形状和强度的生坯；
步骤S3：将压制成型的生坯在烧结炉中按标准材料烧结工艺进行高温烧结，区别于传统导管烧结，烧结完后真空浸油，该步骤烧结完后导管不浸油，直接进行机械加工得到芯部尺寸，外径公差±5μm；
步骤S4：采用滚镀工艺复合,为防止滚镀过程中气门导管相互磕碰造成损伤,合理安排装载量及缓冲物质；
步骤S5：滚镀前封导管内孔，滚镀除油保证镀层结合力，控制镀液及滚镀工艺，镀层厚度控制在15±5μm；
步骤S6：滚镀完进行表面钝化处理，并真空浸油。
作为本发明进一步的方案：所述复合气门导管的外圆上镀铜，内孔封孔处理，并且镀铜后的复合后气门导管尺寸即为成品尺寸。
作为本发明进一步的方案：其步骤S1中的过筛，包括过筛设备主体，过筛设备主体包括安装面板，所述安装面板的上侧表面上固定设置有进料筒，所述安装面板的上侧表面上且位于进料筒的一侧固定设置有驱动电机，所述驱动电机的驱动端上固定设置有主动轮，所述安装面板的底部表面上固定设置有转动固定座，所述转动固定座的内部转动设置有从动轮，所述主动轮和从动轮的表面上共同设置有传动带，所述主动轮上从动轮之间通过传动带传动相连，所述安装面板的底部表面上设置有筛分舱，所述筛分舱的底部一侧开设有出料口，所述筛分舱背离出料口的一侧侧壁上开设有侧出料口，所述筛分舱的内部顶部两端固定设置有弹簧连接件，所述筛分舱的内部通过弹簧连接件设置有筛板，所述筛分舱的内部且位于筛板的上侧转动设置有压辊，所述筛分舱的内部且位于筛板的下侧设置有下料板，并且所述下料板的倾斜方向与筛板的倾斜方向相反，所述从动轮的表面上与连接杆的一端转动连接，所述连接杆的另一端与筛板的侧壁上转动相连；
将粉末先从进料筒处进入到过筛设备主体的内部，此时驱动电机启动，驱动电机的驱动端与主动轮之间相连，主动轮进行转动，主动轮与从动轮之间通过传动带进行传动，从动轮跟随主动轮进行转动，从动轮与连接杆的一端之间转动连接，连接杆的另一端与筛板站转动连接，这样连接杆的位移就带动筛板进行位移，筛板的表面通过弹簧连接件进行限制，将落在筛板的表面上的粉末进行晃动下料，符合颗粒大小要求的粉尘从筛板处进入到下料板上，从出料口处取料，不符合要求的从压辊处进行压粉，依然不达标的粉末沿着筛板从侧出料口排出。
作为本发明进一步的方案：所述进料筒的设置位置与筛板的倾斜最高位置处相对应。
作为本发明进一步的方案：所述复合气门导管在电镀钝化完成后真空浸油。
作为本发明进一步的方案：所述芯的材料为GJF170、GJF170M、ZC30W或WQ98T的一种。
一种芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管的制作工艺，包括如下步骤：
按比例对粉末进行称量后，经过60～100目的网筛过筛，以防止粉末团聚及异物混入，过筛后的粉末在V型混合机上进行搅拌混合，混合时间20～50分钟；然后在成型压机上将混合好的粉末进行压制成型具有一定形状和强度的生坯，将成型生坯在烧结炉中进行高温烧结，烧结后磨床粗磨导管外圆，使用数控车床加工长度、内外倒角，使用无心磨床精磨外圆制得复合气门导管“芯”，“芯”部外径公差±5μm，镀前进行封内孔处理，控制转载量、缓冲物质、镀液及电镀工艺，“壳”厚度控制在15±5μm，电镀完成后钝化处理，最后浸油包装。
有益效果
本发明提供了一种芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管及其制作工艺。
与现有技术相比具备以下有益效果：
1、一种芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管及其制作工艺，“芯”为耐磨性较好的铁基合金粉末冶金材料，内孔孔隙含润滑油，与气门接触，表现优异耐磨损自润滑性能。“壳”为高导热紫铜，高效将“芯”的热量传导至缸盖散热，降低了“芯”的实际工作温度，优化了磨损环境，同时紫铜较好的延展性能更加有利于气门导管压入缸盖，成本优势明显，能够满足发动机性能提升需求。
2、一种芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管及其制作工艺，通过将粉末先从进料筒处进入到过筛设备主体的内部，此时驱动电机启动，驱动电机的驱动端与主动轮之间相连，主动轮进行转动，主动轮与从动轮之间通过传动带进行传动，从动轮跟随主动轮进行转动，从动轮与连接杆的一端之间转动连接，连接杆的另一端与筛板站转动连接，这样连接杆的位移就带动筛板进行位移，筛板的表面通过弹簧连接件进行限制，将落在筛板的表面上的粉末进行晃动下料，符合颗粒大小要求的粉尘从筛板处进入到下料板上，从出料口处取料，不符合要求的从压辊处进行压粉，依然不达标的粉末沿着筛板从侧出料口排出，使得其在过筛时可更好的筛分，并且符合要求的粉末从一侧排出，较大颗粒状的经过压粉后重新筛分，符合要求的继续排出，不符合要求的单独排出，方便选取符合要求的粉末，结构简单有效，便于维护使用。
附图说明
图1为本发明复合气门导管结构示意图；
图2为本发明复合气门导管中壳厚度图；
图3为本发明过筛设备主体结构示意图；
图4为本发明过筛设备主体内部结构示意图。
图中：1、进料筒；2、驱动电机；3、主动轮；4、安装面板；5、转动固定座；6、传动带；7、从动轮；8、连接杆；9、出料口；10、筛分舱；11、筛板；12、侧出料口；13、弹簧连接件；14、压辊；15、下料板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管，包括复合气门导管，所述复合气门导管的内外处分别设置有芯和壳，所述芯为浸油铁基合金粉末冶金材料，外径公差±5μm，壳为高导热紫铜，厚度8-20μm，采用电镀工艺复合；
该复合气门导管的制作工艺，包括如下步骤：
步骤S1：选择芯部材料,按比例对粉末进行称量、通过过筛设备主体将粉末进行过筛、按照一定比例进行混合；
步骤S2：将混合好的粉末在成型压机上进行压制成型为具有一定形状和强度的生坯；
步骤S3：将压制成型的生坯在烧结炉中按标准材料烧结工艺进行高温烧结，区别于传统导管烧结，烧结完后真空浸油，该步骤烧结完后导管不浸油，直接进行机械加工得到芯部尺寸，外径公差±5μm；
步骤S4：采用滚镀工艺复合,为防止滚镀过程中气门导管相互磕碰造成损伤,合理安排装载量及缓冲物质；
步骤S5：滚镀前封导管内孔，滚镀除油保证镀层结合力，控制镀液及滚镀工艺，镀层厚度控制在15±5μm；
步骤S6：滚镀完进行表面钝化处理，并真空浸油。
所述复合气门导管的外圆上镀铜，内孔封孔处理，并且镀铜后的复合后气门导管尺寸即为成品尺寸。
所述复合气门导管在电镀钝化完成后真空浸油。
其步骤S1中的过筛，包括过筛设备主体，过筛设备主体包括安装面板4，所述安装面板4的上侧表面上固定设置有进料筒1，所述安装面板4的上侧表面上且位于进料筒1的一侧固定设置有驱动电机2，所述驱动电机2的驱动端上固定设置有主动轮3，所述安装面板4的底部表面上固定设置有转动固定座5，所述转动固定座5的内部转动设置有从动轮7，所述主动轮3和从动轮7的表面上共同设置有传动带6，所述主动轮3上从动轮7之间通过传动带6传动相连，所述安装面板4的底部表面上设置有筛分舱10，所述筛分舱10的底部一侧开设有出料口9，所述筛分舱10背离出料口9的一侧侧壁上开设有侧出料口12，所述筛分舱10的内部顶部两端固定设置有弹簧连接件13，所述筛分舱10的内部通过弹簧连接件13设置有筛板11，所述筛分舱10的内部且位于筛板11的上侧转动设置有压辊14，所述筛分舱10的内部且位于筛板11的下侧设置有下料板15，并且所述下料板15的倾斜方向与筛板11的倾斜方向相反，所述从动轮7的表面上与连接杆8的一端转动连接，所述连接杆8的另一端与筛板11的侧壁上转动相连，所述进料筒1的设置位置与筛板11的倾斜最高位置处相对应。
使用时，将粉末先从进料筒1处进入到过筛设备主体的内部，此时驱动电机2启动，驱动电机2的驱动端与主动轮3之间相连，主动轮3进行转动，主动轮3与从动轮7之间通过传动带6进行传动，从动轮7跟随主动轮3进行转动，从动轮7与连接杆8的一端之间转动连接，连接杆8的另一端与筛板11站转动连接，这样连接杆8的位移就带动筛板11进行位移，筛板11的表面通过弹簧连接件13进行限制，将落在筛板11的表面上的粉末进行晃动下料，符合颗粒大小要求的粉尘从筛板11处进入到下料板15上，从出料口9处取料，不符合要求的从压辊14处进行压粉，依然不达标的粉末沿着筛板11从侧出料口12排出。
所述芯的材料为GJF170、GJF170M、ZC30W或WQ98T的一种，但不局限于上述材料。
GJF170的材料配比百分含量为C：1-2％，Cu：1-2％，Ni：2-4％，Mn：0-3％，Fe：为剩下百分含量的余量。
GJF170M的材料配比百分含量为C：1.5-3％，Cu：1.5-2.5％，Ni：3-4％，Mg：0-4％，Fe：为剩下百分含量的余量。
ZC30W的材料配比百分含量为C：0.9-1.5％，Mo：0.5-1％，Ca：1-1.5％，Cu：3-6％，S：0.3-2％，Mn：0-2％，Fe：为剩下百分含量的余量。
WQ98T的材料配比百分含量为C：1.8-2％，S：0.3-0.5％，Cu：15-23.5％，Mo：2-3％，Cr：1-1.5％，Mg：0-4％，Fe：为剩下百分含量的余量.
一种芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管的制作工艺，包括如下步骤：
按比例对粉末进行称量后，经过60～100目的网筛过筛，以防止粉末团聚及异物混入，过筛后的粉末在V型混合机上进行搅拌混合，混合时间20～50分钟；然后在成型压机上将混合好的粉末进行压制成型具有一定形状和强度的生坯，将成型生坯在烧结炉中进行高温烧结，烧结后磨床粗磨导管外圆，使用数控车床加工长度、内外倒角，使用无心磨床精磨外圆制得复合气门导管“芯”，“芯”部外径公差±5μm，镀前进行封内孔处理，控制转载量、缓冲物质、镀液及电镀工艺，“壳”厚度控制在15±5μm，电镀完成后钝化处理，最后浸油包装。
实施例1
本实施例选取材料ZC30W，选取气门导管图纸，制作成品。
实施例2
本实施例选取材料GJF170，选取气门导管图纸，制作成品。
实施例3
本实施例选取材料WQ98T，选取气门导管图纸，制作成品。
对比例1
本对比例采用芯-壳结构高导热耐磨损复合气门导管及制作工艺，采用GJF170M材料制作“芯”，“壳”厚度15μm，选取气门导管图纸，封内孔浸油处理，制作成品。
对比例2
本对比例采用芯-壳结构高导热耐磨损复合气门导管及制作工艺，采用GJF170材料制作“芯”，“壳”厚度15μm，选取气门导管图纸，封内孔浸油处理，制作成品。
对比例3
本对比例采用芯-壳结构高导热耐磨损复合气门导管及制作工艺，采用WQ98T材料制作“芯”，“壳”厚度15μm，选取气门导管图纸，封内孔浸油处理，制作成品。
对比例4
本对比例采用芯-壳结构高导热耐磨损复合气门导管及制作工艺，采用GJF170材料制作“芯”，“壳”厚度5μm，选取气门导管图纸，封内孔浸油处理，制作成品。
对比例5
本对比例采用芯-壳结构高导热耐磨损复合气门导管及制作工艺，采用GJF170材料制作“芯”，“壳”厚度35μm，选取气门导管图纸，封内孔浸油处理，制作成品。
对比例6
本对比例采用芯-壳结构高导热耐磨损复合气门导管及制作工艺，采用ZC30W材料制作“芯”，“壳”厚度15μm，选取气门导管图纸，封内孔不浸油处理，制作成品。
使用万能试验机，对以上气门导管分别进行压装实验，实验结果见表1。
表1
使用本公司气门导管磨耗试验机，对以上气门导管分别进行耐磨损实验，试验条件:温度为250℃,转数为2000rpm,试验时间为10小时,试验设备为气门导管磨耗试验机，试验结果见下表2。
表2
由表1可知，本发明得到的芯-壳结构高导热耐磨损复合气门导管，相较于传统粉末冶金气门导管，更容易压装且不易脱落，展现出更好的压装性能。由表2实施例1-3、对比例1-3可知，设计的芯壳结构高导热耐磨损复合气门导管具有更加优异的耐磨损性能，“芯”部高耐磨自润滑性能，“壳”高导热性能，协同发挥。由表2实施例2、对比例2、4、5可知,“壳”厚度不宜太薄，否则显现不出高导热性能，太厚则浪费资源。由表2实施例2、对比例2、6可知,设计的在“芯”部需要浸油发挥自润滑性能。一种芯-壳结构高导热耐磨损复合气门导管及制作工艺,“芯”为耐磨性较好的铁基合金粉末冶金材料，内孔孔隙含润滑油，与气门接触，表现优异耐磨损自润滑性能。“壳”为高导热紫铜，高效将“芯”的热量传导至缸盖散热，降低了“芯”的实际工作温度，优化了磨损环境，同时紫铜较好的延展性能更加有利于气门导管压入缸盖，成本优势明显，能够满足发动机性能提升需求。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：复合材料及其制备方法、转动机构和电子设备