Материјали за вентили мотора: разумевање трајности у условима високе топлоте

Материјали за вентили мотора: разумевање трајности у условима високе топлоте

Комора за сагоревање је једна од најоштрих средина којима се аутомобилски део може изложити. Температуре могу достићи до више од 1.400 0 C (2.500 0 F), чиме се наступају термални и механички напори на вентили мотора који се контролишу покретом ваздуха и издувних гасова. Избор одговарајућег материјала и дизајна вентила није луксузни избор, већ је велики инжењерски проблем који може имати директне ефекте само на перформансе, поузданост и животни циклус. Овај рад разматра најважније разматрање које гарантује дуговечност вентила у овом суровом окружењу.

Натријум-наполњени и чврсти вентили - студија о хлађењу и чврстоћи

Главни проблем који је погодио изгасни вентил је губитак велике количине топлоте коју прима због гасова из горива. Постоје два популарна дизајна која ово решавају другачије.

Стандардни типови су чврсти вентили који су направљени од једноделовитог материјала. Они су јаки, економични и имају високу механичку чврстоћу и стога се савршено примењују за широк спектар примена, посебно у уносницима, који се хладе мешавином ваздуха и горива.

Када је критично и екстремно дужно, као што су мотори високих перформанси или турбомотори у којима издувни вентили доживљавају непрестано бомбардовање топлотом, натријум-пуњени вентили су још бољи. Ови вентили су шупљи и делимично су напуњени металним натријем. Точка топљења натријума је изузетно ниска и то је елемент који веома води топлоту. Када је вентил у дејству, натријум се течи и се пролива унутар стабла, који је ефикасан проводник топлоте у топлијој глави вентила до хладније стабла. Више топлоте се испушта у систем хлађења мотора преко водича клапана.

Нефтег челика против инконела: Избор материјала за моторе високих перформанси

Прва линија одбране клапана је материјал од кога је направљен. Постоје две легуре које се разликују у моторима са високим перформансима, од којих свака има своје предности.

Легуре од нерђајућег челика, посебно легуре са високим никелом и хромом (као што је 21-4Н) широко се користе и свестране су. Веома су добри у балансирању чврстоће на високе температуре, одличне отпорности на оксидацију (скалирање) и својства знојања. Ово их квалификује као снажан избор уноса и издувног вентила у већини мотора високе снаге, нудећи озбиљну побољшање у односу на старије угљенске челике без запретивне цене специјализованијих материјала.

Да би се постигао највиши ниво високе топлотне чврстоће, Инконел (суперлеагирана хрома и никла) се обично користи када су потребни најбољи избори за изградњу најзатеженијих апликација за трке и присиљену индукцију. Инконел не губи толико висок проценат своје чврстоће на истезање на већим температурама као нержавији челик. Ова висока стопа плесњавања значи да је много мање подложна истезању, деформацији или лале при екстремним топлотним оптерећењима. Његова додатна цена и тежина могу бити надомењена чињеницом да може да преживе високу температуру мотора са високим подстицањем или високим вртањима, због чега је неопходно зло због потенцијално катастрофалних последица падења вентила када се на крају догоди.

Обезбеђивање компатибилности седишта клапана и отпорности на зношење

Издржљивост вентила се не може дефинисати сама по себи; понашање вентила са седиштем вентила игра најважнију улогу. Некомпатибилност је у овом случају узрок брзог зноја и слома мотора.

Завршени седишта вентила се користе у модерним моторима у главици цилиндра. Материјал вентила такође треба да буде правилно прилагођен материјалу седишта како би се створио компромис између отпорности на зношење и живота. Валв не би требало да буде веома тврд јер ће то довести до прекомерног носивања седишта. С друге стране, седиште које је превише тврдо брзо ће износити вентил.