Автомобильные компоненты - Обработка направляющих втулок клапанов

Направляющая втулка клапана (также называемая направляющей клапана или направляющей) в автомобильном двигателе является ключевым компонентом в сборке головки блока цилиндров, в основном используемым для направления вертикального движения стержня клапана (впускного/выпускного клапана). Она устанавливается в отверстие клапана в головке блока цилиндров и используется в сочетании с седлом клапана, обеспечивая эффективное сгорание и герметичность двигателя.
 

Особенности конструкции

• Основная форма: Цилиндрическая втулка, внешний диаметр которой соответствует отверстию в головке блока цилиндров, а внутренний диаметр точно соответствует стержню клапана (зазор обычно составляет 0,02-0,05 мм). Один конец имеет направляющую коническую поверхность для облегчения установки; другой конец может иметь стопорную конструкцию.
• Место установки: Впрессовывается в отверстие клапана в головке блока цилиндров, располагается соосно с седлом клапана, образуя «две соосные группы отверстий». Направляющая втулка впускного клапана короче, а направляющая втулка выпускного клапана должна быть более термостойкой.
• Размеры: Типичный внутренний диаметр 5-10 мм, длина 30-60 мм, в зависимости от диаметра цилиндра двигателя и типа клапана (например, SOHC или DOHC).
• Инновационный дизайн: Современные направляющие втулки часто изготавливаются из композитных материалов (например, внутренний слой из медного сплава и внешний слой из чугуна) для повышения теплопроводности и коррозионной стойкости.

Используемые материалы

• Серый чугун: Низкая стоимость, хорошая износостойкость, подходит для двигателей среднего и низкого класса, но теплопроводность средняя.
• Медный сплав: Высокая теплопроводность (используется в автомобилях высокого класса), может быстро рассеивать тепло и уменьшать высокотемпературную деформацию стержня клапана.
• Металл, спеченный методом порошковой металлургии: Высокая прочность, низкая пористость, устойчивость к высокотемпературной коррозии, часто используется в двигателях с турбонаддувом.
• Другие: Варианты из нержавеющей стали или с керамическим покрытием, используемые в электрифицированных гибридных системах для повышения долговечности. Выбор материала должен соответствовать рабочей температуре двигателя (впуск 200-300°C, выпуск 400-600°C).

Краткое описание технологического процесса

Обработка направляющих втулок клапанов подчеркивает высокую точность (соосность <0,01 мм), обычно используются станки с ЧПУ и специальные инструменты:

1. Черновая обработка: Развертывание неглубокого направляющего отверстия, удаление припуска (оставляя 0,3-0,5 мм), с использованием твердосплавных инструментов.
2. Чистовая обработка: Точное развертывание внутреннего отверстия + зенкование конической поверхности с использованием инструментов с алмазными (PCD) пластинами, обеспечивающее округлость и шероховатость поверхности Ra 0,4 мкм.
3. Комбинированная обработка: Специальный инструмент для одновременного выполнения отверстия направляющей и конической поверхности седла клапана, повышая соосность и уменьшая погрешность зажима.
4. Позиционирование и проверка: Используется позиционирование «одна поверхность и два штифта» или плоскость + внешний диаметр; последующая обработка включает горячую запрессовку и испытание на динамическую балансировку. Сложность обработки заключается в легком растрескивании материала, изготовленного методом порошковой металлургии, необходимо оптимизировать охлаждающую жидкость и параметры резания. Такт серийного производства составляет около 10-20 секунд/шт.